PowerPredictor

alternative Firmware?
 
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 27.09.2013 - 14:05 Uhr  ·  #121
Hi XXL Ray

ich dachte eher an so etwas: ist noch 'billiger',
aber wie gesagt die Ansätze sind ähnlich und ungefähr so muss man es machen um
nicht in RAM Probleme zu kommen.

Code

void addMeasureSecond (float value)
{
    static float minuteSum = 0;
    static int    minuteCnt  = 0;
    static float minuteAvg  = 0;
 
    // den sekündlichen Messwert auf's Dateisystem wegschreiben
    logMeasureSecond(value) ;

    // minütlichen Messwert berechnen
    minuteSum = minuteSum + value;
    minuteCnt = minuteCnt + 1;
    if (minuteCnt == 60)
    {
        // wenn 60 sekündliche messwerte erfasst wurden, den gemittelten Minutenmesswert wegschreiben und zurücksetzten
        minuteAvg = minuteSum/minuteCnt;
        logMeasureMinute(minuteAvg) ;
        minuteSum = 0;
        minuteCnt = 0;

        // stündlichen Messwert berechnen (kann und darf auf den minütlichen mittelwerten aufsetzten)
        ...
    }
}


Bei diesem Ansatz gibt es keine Listen von Messwerten, minimale RAM Nutzung.
Für jeden Typ Mittelwert wird nur ein Datensatz im RAM gehalten.
cnt: Gesamtzahl
sum: Summe aller Messwerte
sum2: Quadratsumme aller Messwerte (für varianz ...)
Verteilung: array z.B. 31 Werte: 0m/s .. 30m/s
...
Sobald wie ein Mittelwertstyp vollständig ermittelt wurde (seine counts sind voll),
wird dieser in das Log geschrieben und der eine Datensatz vollständig zurückgesetzt.

Im Detail ist dass alles aber nicht soo einfach:
a) Wie initialisiert man die Mittelwerte? z.B. den Stunden Mittelwert, wenn man mitten in einer Stunde anfängt zu loggen?
Vermutlich muss man, was man hat, dann erst mal von Disk laden.
Wie geht man mit Lücken um? Ist es zulässig und sinnvoll zu interpolieren?
b) Gleiches gilt natürlich auch für andere Mittelungen
c) Es sollte beim Mitteln immer auch eine Häufigkeitsverteilung mit aufgenommen werden
...

Float Operationen sind auch für den PI 'teuer', weil der keine FPU hat.
Das kann man versuchen mit int64 Operationen für die Summen versuchen zu vermeiden ...

Gruß Frank
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 27.09.2013 - 15:23 Uhr  ·  #122
Ok, dann mach ichs mit dem Bauteil ... 13A bis 20A, der Messbereich kann dann ja expern per parallelschaltung von fettem Shunt erweitert werden.
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 27.09.2013 - 16:24 Uhr  ·  #123
Zitat geschrieben von Erdorf
Bei diesem Ansatz gibt es keine Listen von Messwerten, minimale RAM Nutzung.

Minütlicher Mittelwert ist ja noch nicht so das Problem. Meine Anmerkungen waren eher darauf bezogen, den jährlichen weder aus 365*24*60*60 Messwerten auf einmal noch aus Mittelwerten berechnen zu müssen. Wo man die Daten speichert ist letzenendes ja Latte. Die Listen waren nur ein Beispiel. Grundsätzlich haben wir also die gleiche Idee.
Initialisieren würde ich die Werte einfach mit den Werten, die vorhanden sind. Hat man also erst einen Wert geloggt, haben alle Mittelwerte genau diesen Wert.
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 27.09.2013 - 21:21 Uhr  ·  #124
Hallo XXLRay,

Zitat
Minütlicher Mittelwert ist ja noch nicht so das Problem. Meine Anmerkungen waren eher darauf bezogen, den jährlichen weder aus 365*24*60*60 Messwerten auf einmal noch aus Mittelwerten berechnen zu müssen. Wo man die Daten speichert ist letzenendes ja Latte. Die Listen waren nur ein Beispiel. Grundsätzlich haben wir also die gleiche Idee.
Initialisieren würde ich die Werte einfach mit den Werten, die vorhanden sind. Hat man also erst einen Wert geloggt, haben alle Mittelwerte genau diesen Wert.


Sorry, ich habe dich dann noch nicht verstanden, woraus willst du denn z.B. den Jahresmittelwert berechnen?

Das der PI ein Jahr lang durchläuft, ohne zu booten halte ich für illusorisch.
Um den PI auf dauer stabil zu bekommen, ist ein Linux als Betriebssystem schon der richtige Ansatz.
@vitis, du solltest zusätzlich noch einen watchdog einplanen. Das kann z.B. der Controller machen,
wenn vom PI z.B. Minuten lang keine Datenanfrage bekommt, dann löst er einen Reset beim PI aus.
(tritt dem PI mal kräftig in den Arsch, hihi) und umgekehrt wäre auch ganz gut, hihi.
Die Zeit muss groß genug gewählt werden damit man den PI nicht während dem Booten abwürgt.
Das kann, ggf. länger dauern, wenn der PI einen Filesystem Check macht ...
Im Fehlerfall verliert man so dann nur ein paar Minuten die Messwerte und
nicht solange bis man manuell rebootet.

Wie auch immer damit man möglichst wenig Daten durch einen Boot verliert sollte man die Daten möglichst häufig,
eben jede Sekunde ins Filesystem schreiben und auch z.B. jede Minute syncen.

Also sagen wir mal einfach wir wollen folgende Mittelwerte zur Verfügung stellen:
Jahresmittel (1 Datensatz pro Jahr) Datei years.log
Tagesmittel (max 366 Datensätze pro Jahr) Datei 2013_days.log
Soweit ist das ja noch übersichtlich :D

Stundenmittel (max 8.760 Stunden pro Jahr, 744 pro Monat)
hmm, hier würde ich schon für jeden Monat eine Stundendatei nehmen:
Dateien 2013_01_hours.log, 2013_02_hours.log, 2013_03_hours.log ...

Minutenmittel (hier würde ich pro Tag eine Datei (1440 Datensätze) anlegen: 2013_01_01_minutes.log, 2013_01_01_minutes.log
Sekundenwerte (hier sogar pro Stunde eine Datei (3600 Datensätze): 2013_01_01_01_seconds.log, 2013_01_01_01_seconds.log

Regelfall ist es:
Der PI kommt hoch (hat gebootet) z.B. am 2013_09_27, Freitag, KW 39, 21:03:17 und es liegen schon Dateien da.
Für Jahres, Tagesmittel, macht es kaum Sinn hier eine fließende Mittlung durchzuführen.
Wenn ein voller Tag um ist: 00:00, kann man auch über die 24 Datensätze in der Stundendatei laufen und das letzte Tagesmittel berechnen.
Bei fester Datensatzgröße (ist anzustreben) kann man dann auch (fast) direkt zu den relevanten 24 aus 744 Datensätzen springen.
Das gleiche Silvester, dann läuft man halt über die Tagesdatei (366) Datensätze.

Wenn ich es mir so recht überlege, macht fließende Mittlung im RAM, eigentlich nur Sinn für Minuten und maximal Stundenmittel.
Das Minuten Mittel basiert dabei auf 60 Sekunden Werten.
Das Stundenmittel kann wahlweise auf 3600 Sekunden Werten oder 60 Minuten Werten basieren.
Beim Minutenmittel könnte man auf Initialisierung aus dem Filesystem verzichten.
Beim Stundenmittel leider nicht, daher besser keinen fließenden Mittelwert für die Stunde bilden.

Im Grunde sehe ich da schon mindestens zwei Programme:
Ein Programm was die Messwerte abholt, sekündlich wegschreibt, Mittelwerte bis zum Minutenmittel produziert und wegschreibt.
Ein anderes Programm was auf dem Dateisystem arbeitet (lesen/schreiben), Stundenmittel, Tagesmittel, Jahresmittel produziert.
Auch sollte das Programm vielleicht kontrollieren, ob Mittelwerte fehlen, weil z.B. um 00:00 zufällig aus war oder so und nach berechnen.
Auch muss die Partition überwacht werden und bevor die voll läuft muss man ältere Daten Zippen oder ganz alte Sekunden Werte sogar löschen.
Vielleicht das drittes Programm.

Gruß Frank
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 07:26 Uhr  ·  #125
Zitat geschrieben von Erdorf
Sorry, ich habe dich dann noch nicht verstanden, woraus willst du denn z.B. den Jahresmittelwert berechnen?

Genau so, wie du auch den minütlichen berechnen müsstest. Man speichert dann halt mit jedem Logwert eine minütliche Summe, eine stündliche Summe, ... und eine jährliche Summe.
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 09:30 Uhr  ·  #126
Also im Controller hab ich einiges an EEPROM drinnen, das würde gut reichen für Minuten und Stundenmittel als Ringpuffer, dann würde sich die Initialisierung und Vorberechnung anbieten.

also 60 Sekundenmittel, würd ich im RAM machen
10 Minutenmittel aus 10 dem Mittel von 10x Minutenmittel im EEPROM
Stundenmittel aus 60x Minutenmittel im EEPROM wäre machbar
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 09:46 Uhr  ·  #127
Hallo XXLRay,

ok, ich komme langsam dahinter was du meinst.
Ich denke ich bin nicht präzise genug mit den Begriffen gewesen.
http://de.wikipedia.org/wiki/Gleitender_Mittelwert
Na klar, das geht nur so, wie du das meinst.
Das braucht man für eine aktuelle Ansicht, wo sich sekündlich dann (theoretisch) alle Mittelwerte ändern.
Nach dem Boot sollte man die gleitenden Mittelwerte aus dem Dateisystem initialisieren
und danach mit aktuellen Werten füttern, jede Sekunde in eine feste Datei schreiben: current_avg.log.
Die Datei wird z.B. jede Sekunde neu geschrieben um kann jede Sekunde visualisiert werden.
Die berechneten gleitenden Minutenmittel, Stundenmittel würde ich nicht sekündlich wegschreiben,
dafür reicht der Platz kaum und ich wüsste auch nicht was das hilft, es reicht doch die original Sekunden Werte weg zu schreiben.


Ich meine Dateien mit ganz 'normale' Mittelwerten, keine gleitenden Mittelwerte,
um Ansichten für vergangene Zeiten machen zu können:
z.B. Jahresübersichtsdiagramm: Hier kann man dann auf die bis zu 366 Tagesmittelwerte zurückgreifen.
z.B. Monatsübersichtsdiagramm: Hier kann man dann auf die bis zu 744 Stundenmittelwerte zurückgreifen.
z.B. Tagesübersichtsdiagramm: Hier kann man dann auf die bis zu 1440 Minutenmittelwerte zurückgreifen.
z.B. Stundenübersichtsdiagramm: Hier kann man dann auf die bis zu 3600 Sekunden(mittel)werte zurückgreifen.

Hier kann es für die Minutenmittelwerte Sinn machen diese während der Messung zu berechnen und zu schreiben.
Das Wegschreiben des Minutenmittelwertes passiert dann nur einmal pro Minute.

Sorry, ich hatte nicht präzise genug die Begriffe gewählt.


Gruß Frank
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 10:00 Uhr  ·  #128
Hallo Marko,

was meinst du denn zu den wechselseitigen Reset Leitungen zwischen Controller und PI?
Damit man auf beiden Seiten einen einfachen Watchdog implementieren kann?

Permanent ins EEPROM zu schreiben hört sich für mich nicht gut an,
bzw. so an, als ob das EEPROM irgendwann hinüber ist ...

Ein EEPROM ist eigentlich nicht dafür gedacht häufig zu schreiben, eher einmal Schreiben und oft lesen.
http://de.wikipedia.org/wiki/E…nly_Memory
Schreibzyklen 10^6 = 1000000, bei 3600 pro Stunde = 277h oder 11 Tage :sick:

Es gibt auch keine 'Not' das im Controller machen zu wollen.


Gruß Frank
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 12:47 Uhr  ·  #129
nee, die sekündlichen Werte gehn klaro ins RAM, schon vom Timing her, EEPROM ist bei schreiben langsam.

Im Controller lass ich immer in Hardware nen Watchdog mitlaufen, das ist Standard, klaro kann ich den vom Pi mit ziehen nach sagen wir mal 5 Minuten Timeout.

Das Pi ist echt n geniales Teil, hab mir noch n zweites geordert, jetzt kann ich vom Weinberg aus steuern was im Weinkeller für Musik läuft :)


;) Bevorzugt Iron Maiden für die Stahlpflege ... Metallica geht auch.
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 16:01 Uhr  ·  #130
Moin (wieder aus Deutschland)

Ich hab noch nicht ganz verstanden, warum Ihr die ganzen Mittelwerte in dem Logger berechnen wollt (ok, "weil er es kann", aber ist das nötig ?) ?

Wirklich nötig ist im Logger tatsächlich nur das 1Minutenmittel oder alternativ das 10Minutenmittel (+ Maximal, Minimal und schön wäre die Standardabweichung). Bei mir speziell würde alles andere mein Exceltool machen oder das PC-Programm. Nur auf meiner Wunschliste würden noch die Sekundenwerte im Ringspeicher stehen.

Gleitende Mittelwerte sind eigentlich eher gefährlich, weil sie nie mit irgendwas oder irgendeiner anderen Messung abzugleichen ist und letztendlich bei einem Reboot irgendeinen neuen Wert produziert der nicht einmal mit sich selbst (eigenen Daten) sinnvoll einsetzbar wäre (weil nicht kohärent). Gleitende Mittelwerte benutze ich nur in Ausnahmen wenn ich bei komplexen Messungen mit zB. vier Höhen bestimmte Phänomene suche oder unregelmässigkieten bei einzelnen Sensoren.

Erdorf
Zitat
a) Wie initialisiert man die Mittelwerte? z.B. den Stunden Mittelwert, wenn man mitten in einer Stunde anfängt zu loggen?


Die meisten Logger starten einfach direkt durch und schreiben entsprechend auch die 10minuten Mittelwerte dann entsprechend 9:44, 9:54, 10:04, 10:14 ....
Erst um Mitternacht wird der Zähler zurückgesetzt und eine neue Messung beginnt wieder mit 0:00, 0:10, 0:20...... Dies wäre natürlich auch gut und sinnvoll gleich nach dem ersten angefangenen 10minuten-Mittel auszulösen und so gehen maximal 9Minuten und 59Sekunden verloren bzw. sind nicht ganz syncron.
Bei Minuten-Mittelwerten ist das Ganze ziemlich wumpe, da bei einer größeren Korrelationsberechung eh die Zeitachsen kontrolliert und ggfl. abgeglichen werden müssen und da sind bei 1Minuten nicht so viele Ausreisser zu erwarten.


Gruß Uwe
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 18:00 Uhr  ·  #131
Hallo Uwe,

Zitat
Ich hab noch nicht ganz verstanden, warum Ihr die ganzen Mittelwerte in dem Logger berechnen wollt (ok, "weil er es kann", aber ist das nötig ?) ?


Es geht einfach um die Anzeigen. Klar kann man sagen das ist Spielerei,
aber was ist denn so ein Gerät ohne Anzeigen?

Also z.B. die aktuelle Anzeige, ein Webseite die verschiedene Werte anzeigt:
Wie viel Wind ist gerade: 1s Wert, 1 Min Mittel, 10 Minuten Mittel, Stunden Mittel, Tages Mittel.
Ähnliches bei der Leistung: PV und Wind.
Hier geht es darum die Anzeige jede Sekunde! aktualisieren zu können,
warum auch nicht, es werden ja jede Sekunde neue Werte ermittelt.
Damit man für solch eine Anzeige nicht jede Sekunde wie ein Weltmeister neu rechnen muss,
gibt es halt die Strategie die gleitenden Mittelwerte permanent zu berechnen indem ein neuer Messwert dazu
addiert wird und ein alter Messwert subtrahiert wird.
Also alle Daten werden schon so vorbereitet im Filesystem abgelegt.
Die Anzeige muss sich dann nur noch um das anzeigen kümmern und das geht dann eben flott.
Außerdem trennt man so schön, die Datenverarbeitung von der Anzeige,
was einfacher verschiedene Anzeigen ermöglicht.

Es gibt noch weitere Anzeigen wo solch ein Verfahren noch interessant wird:
z.B. Jahresübersicht: Y-Achse die Werte (Wind, Leistung, ...), X-Achse die Zeit (366 Tage oder 12 Monate).
Wenn auch hier die Werte schon im Dateisystem vorliegen, z.B. in Form von Tagesmittelwerten, Tagesmaximalwerten, ...
Ist auch so eine Anzeige flott zu zeichnen. Nicht aber, wenn man nur 1 oder 10 Minuten Mittel vorliegen hat
und dann erst mal Megabyte weise Daten verarbeiten muss. rödel rödel wart wart ...

Gegen das Warten hilft halt die Strategie während der Messung (hier hat der PI ja eh recht wenig zu tun)
entsprechende Berechnungen schon durchzuführen,
damit bei späteren Ansichten nur noch eine Visualisierung gemacht werden muss.

Anders ausgedrückt:
Die Berechnung z.B. für eine 'Jahresübersicht' muss man sowieso programmieren, wenn man das anbieten möchte.
Wird die Berechnung erst kurz vor der Visualisierung durchgeführt, wartet der Benutzer aktiv.
Wird die Berechnung schon während er Messwertaufnahme durchgeführt, merkt der Benutzer nix davon.

Das die Daten roh, als 1 Sekunden Werte, 1 Minuten Mittel, 10 Minuten Mittel ... upgeloaded werden können ist eh klar
und sogar einfacher.

Gruß Frank
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 18:49 Uhr  ·  #132
Ahhhh

Danke für die Erklärung

Gruß Uwe
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 21:11 Uhr  ·  #133
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 28.09.2013 - 21:17 Uhr  ·  #134
Auch nett, wenn man beim Optimieren vom Einspeiser / Laderegler ist und quasi sofort die Wirkung messtechnisch sehen kann

hab mal den aktuellen Stand angehängt, ist in T3001 entworfen ... noch etwas wirr, muss da damnächst mal aufräumen im Design, aber es geht voran.
Nen Viewer gibts dafür unter
http://server.ibfriedrich.com/…01!_Viewer

für die, die zufällig kein Target haben
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 09.10.2013 - 14:45 Uhr  ·  #135
Hey!

Hab auch mal ein bisschen gespielt.
Wie bereits erwähnt will ich eine SPS zum Loggen verwenden.
Hab mir jetzt die Hardware mit ein paar Analog- und Digital-IO-Karten besorgt und mit der Messeinheit des PowerPredictors verdröselt.

Messung der Windgeschwindigkeit:
einfach denn Reedkontakt an einen digitalen Eingang > kein Problem

Messung der Windrichtung:
über einen Spannungsteiler (20k Fixwiderstand und dem 0-10kPotis der Messeinheit) in einen Analogen Eingang bereritet etwas Probleme.

1.) Poti nicht linear
Das Poti ist über die 360° nicht ganz linear. Es weicht teilweise um umgerechnet 20-30° ab.
Das hab ich über eine Stützpunktlinearisierung geradegebogen. kein großer akt...


2.) Unterbrechungen im Poti
Problematischer ist, dass das Poti bei ca. "Süd/Südwest" für ca. 20° einen unendlichen Widerstandswert liefert (und somit mein Spannungsteiler auf anschlag geht)!!
Derzeit nehme ich die Windrichtung nur als Anzeiger (und zum Loggen halt) und "noch" nicht zur Ausrichtung der Gondel. Somit ists derzeit nicht sooo schlimm....
Wenn ich die Windrichtung irgendwann mal zur Nachführung heranziehen will, muss ich halt ggf. das Poti erneuern....


Derzeit schließe ich lediglich den Geni über ein 24V Relais kurz wenn:
- die Windgeschwindigkeit unterhalb von 3m/s und überhalb der Abschaltgeschwindigkeit liegt
- die Generatordrehzahl zu hoch ist
(beide Grenzwerte muss ich erst ermitteln O-) )
- oder sicherheitshalber wenn ich eine Generatordrehzahl, aber keinen Wind messe > vermutung auf irgendeinen Sensordefekt

Anbei noch ein Screenshot der bisherigen Visu:



Die beiden überlagerten Windrichtungsanzeiger sind einerseits der aktuelle Momentanwert und andererseits der gleitende Mittelwert der letzen Minute (by the way: ist etwas tricky zu berechen, aber mit ein wenig Mathe klappts dann doch... :lol: )
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 09.10.2013 - 17:44 Uhr  ·  #136
SEHR Nett ! klasse


Gruß Uwe
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 09.10.2013 - 21:18 Uhr  ·  #137
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 11.10.2013 - 11:21 Uhr  ·  #138
Danke für die Blumen. ist aber optisch echt noch nix besonderes. Habs nur schnell mit standard-anzeigen zusammengeschustert...

hatte ich letztes mal vergessen:

die Visu läuft über einem in der SPS laufenden VNC-Server.
Es gibt noch ein paar weitere Seiten für z.B. Solar, Konfiguration (CUT-IN-Speed und CUT-Out-Speed für den Geni-Kurzschluss, ...), SPS-Überwachung
Ausserdem werden die ermittelten Daten natürlich in ein CSV-File geloggt. War ja die ursprüngliche Anforderung... :D

PS:
Dieselbe SPS verbauen Kunden unserer Firma übrigens auch bei etwas größeren Windrädern. Derzeit bis 5MW (MEGA-Watt). Somit sollte ich auch damit auskommen.... O-)
für den privaten Anwender ist meine Lösung wohl nix. Die Hardware die ich jetzt liegen hab (nur die SPS, die zugehörigen IOs und ein Powersupply) hat einen Neuwert von ca. ~ €1900,- .... :lol:
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 11.10.2013 - 16:54 Uhr  ·  #139
währest Du bereit die Berechnungen zu publizieren?
Bei mir gehts gerade langsam voran, bin in der Hauptlese angekommen :(
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Re: PowerPredictor

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Gepostet: 11.10.2013 - 21:14 Uhr  ·  #140
klaro, was willst wissen??
sitz grad mit einem bier vorm fernseher und schau mir an, wie wir österreicher von den schweden haue kriegen... :D

werd morgen mal was posten... ;)
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