<Desc/Clms Page number 1>
@ Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur vorbeugenden Fehlererkennung bei elektronisch geregelten oder gesteuerten Geräten mit Mitteln zur Erkennung mindestens eines Zustandes oder einer Messgrösse.
Bei derartigen Geräten ist es gemäss dem Stand der Technik üblich, dass das Gerät betrieben wird, bis sich ein Zustand oder eine Messgrösse ausserhalb des Sollbereiches befindet. Hierbei ist es möglich, dass aufgrund der Erkennung eines Zustandes oder des Vorliegens einer Messgrö- #e die Betriebsparameter verändert werden, um das Gerät besser zu betreiben.
Bei Heizgeräten ist es üblich, dass, sofern ein erster Brennerstart nicht erfolgreich war, ein zweiter Brennerstart erfolgt. Ist dieser auch nicht erfolgreich, so erfolgt ein dritter Brennerstart. Ist dieser erfolglos, so wird das Gerät abgeschaltet. Das Gerät kann nur noch manuell wieder entriegelt und gestartet werden. Startet das Gerät wiederholt beim 3. Versuch, so ist es zwar wahrscheinlich, dass etwas nicht optimal eingestellt ist, doch wird dies nicht kundgetan. Beispielsweise könnten sich Ablagerungen an der Zündelektrode gebildet haben, die bei den ersten zwei Zündversuchen erst aufgebrochen werden müssen, damit beim dritten Zündversuch der Zündfunke ausreichend stark ist. Eine Wartung beziehungsweise ein Wechsel der Zündelektrode wäre in diesem Fall ratsam, wird jedoch gemäss dem Stand der Technik nicht veranlasst.
Verfügt ein Heizgerät über aktive Mittel zur Regelung des Brenngas-Luft-Verhältnisses, so wird das Verhältnis Brenngas zu Luft entsprechend einem Messwert (z. B. Lambda-Sonde, lonisationsstrom, Kohlenmonoxid-Emission) eingestellt. Liegt der Messwert innerhalb eines Sollbereiches, so wird davon ausgegangen, dass die Messung in Ordnung ist. Ist der Messwert ausserhalb eines Plausibilitätsbereichs, so geht man von einem Defekt aus und schaltet die Regelung ab.
Aus der DE 41 02 050 A1 ist bekannt, dass bei der Annäherung einer Betriebsgrösse an einen Grenzwert eine entsprechende Meldung auf einer Anzeigevorrichtung ausgegeben wird. Weitere Massnahmen finden nicht statt. Die Druckschrift DE 199 20 532 A1 befasst sich damit, wie bei oder nach Eintritt eines Störungsfalls die Ursache feststellbar ist. Hierdurch ist nachträglich die Ursache einer Störung feststellbar. Aus der DE 199 23 296 A1 ist ein Prüfverfahren bekannt, bei dem von Zeit zu Zeit ein Prüfzyklus eingeleitet wird. Kritische Messgrössen sind die Überschreitung von Absolutwerten oder Gradienten, welche auf einen vorliegenden Defekt schliessen lassen. Bevorzugt wird dabei der Betrieb unterbrochen. Aus DE 299 23 364 U1 ist ein Regelgerät für eine Heizung mit einem LCD-Anzeigefeld bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mögliche Unregelmässigkeiten frühzeitig zu erkennen, um dadurch präventive Gegenmassnahmen frühzeitig einleiten zu können.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht. Liegt eine Abweichung vor, die nicht zu einer Störabschaltung führt, jedoch auf das mögliche Vorliegen eines Fehlers oder Mangels hinweist, so wird eine entsprechende Betriebsgrösse in einen entsprechend inkrementierten Zustand versetzt und es erfolgt eine Mitteilung zur Durchführung einer Gerätewartung zum Handwerker.
Entsprechend den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 2 erfolgt die Mitteilung zur Durchführung einer Gerätewartung zusätzlich mittels Leuchtanzeige oder Display am Gerät, Funkübertragung an ein externes Display oder Sprachausgabe, gegebenenfalls gleichzeitig auf mehrere Arten.
Durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 3 ist geschützt, dass die Erkennung des mögliche Vorliegens eines Fehlers oder Mangels dazu führt, dass das Gerät mit geänderten oder eingeschränkten Parametern weiter betrieben wird. Hierdurch wird ein sicherer Betrieb
<Desc/Clms Page number 2>
ermöglicht, da die geänderten oder eingeschränkten Parameter einen besonders stabilen Betrieb gewährleisten.
Gemäss den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 4 wird die Art und gegebenenfalls der Umfang der Abweichung übermittelt, wodurch Gegenmassnahmen einfacher eingeleitet werden können.
Gemäss den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 5 wird die Anwendung des Verfahrens in einem Heizgerät geschützt.
Durch die Merkmale des abhängigen Anspruchs 6 wird die Anwendung des Verfahrens für besonders relevante Funktionen geschützt.
Die Merkmale der Ansprüche 7 bis 12 beschreiben eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Gemäss den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 4 wird die Art und gegebenenfalls der Umfang der Abweichung übermittelt, wodurch Gegenmassnahmen einfacher eingeleitet werden können.
Durch die Merkmale des abhängigen Anspruchs 5 ist geschützt, dass die Erkennung des mögliche Vorliegens eines Fehlers oder Mangels dazu führt, dass das Gerät mit geänderten oder eingeschränkten Parametern weiter betrieben wird. Hierdurch wird ein sicherer Betrieb ermöglicht, da die geänderten oder eingeschränkten Parameter einen besonders stabilen Betrieb gewährleisten.
Gemäss den Merkmalen des abhängigen Anspruchs 6 wird die Anwendung des Verfahrens in einem Heizgerät geschützt.
Durch die Merkmale des abhängigen Anspruchs 7 wird die Anwendung des Verfahrens für besonders relevante Funktionen geschützt.
Die Merkmale der Ansprüche 8 bis 15 beschreiben eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Heizgerät 1 mit einem Brenner 4, der über ein regelbares Gasventil 12 mit Brenngas versorgt wird, und einem Wärmeaustauscher 5. Der Wärmeaustauscher 5 wird über eine Rücklaufleitung 13, in der sich ein Temperatursensor 10, ein Ausdehnungsgefäss 7 und ein Drucksensor 11 befinden mit einem Kühlmedium - in der Regel Wasser - beaufschlagt. In der Vorlaufleitung 14 befindet sich ein Temperatursensor 9. Im Abgasweg 15 befinden sich ein COSensor 8 und ein Temperatursensor 16. Oberhalb des Brenners 4 ist eine lonisationselektrode 6 angeordnet. Das regelbare Gasventil 12, der Temperatursensor 10, der Drucksensor 11, der Temperatursensor 9, der CO-Sensor 8, Temperatursensor 16 und die lonisationselektrode 6 sind mit einer Regelung 2 verbunden. Diese ist wiederum mit einem Modem 3 verbunden.
Beim Brennerstart öffnet die Regelung 2 das Gasventil 12. Brenngas strömt aus dem Brenner 4 aus und wird von einer nicht dargestellten Zündelektrode gezündet. Zwischen der lonisationselektrode 6 und Masse liegt eine Spannung an, wodurch die Regelung 2 die Flamme erkennt und demnach das Gasventil 12 offen hält. Wasser durchstömt den Wärmeaustauscher 5. Die Temperatursensoren 9 und 10 erfassen die Vor- bzw. Rücklauftemperatur und geben das entsprechende Signal an die Regelung 2 weiter. Der Drucksensor 11erfasst den Druck im Leitungssys-
<Desc/Clms Page number 3>
tem und gibt das entsprechende Signal an die Regelung 2 weiter. Der CO-Sensor 8 erfasst die Kohlenmonoxidemission im Abgasweg 15 und gibt das entsprechende Signal an die Regelung 2 weiter. Über das Modem 3 können die Daten der Regelung 2 weitergeleitet werden.
So kann beispielsweise ein Handwerker das Gerät überwachen, ohne vor Ort sein zu müssen.
Die Anzahl der Zündversuche bis zum Vorhandensein einer Flamme wird mit Hilfe der lonisationselektrode 6 erfasst und verarbeitet. In Abhängigkeit von dem aktuellen Zündversuchszähler wird ein Fehlerzähler unterschiedlich bewertet inkrementiert. Erfolgt die Zündung erfolgreich im ersten Versuch, wird der Fehlerzähler schwach bewertet dekrementiert. Hierdurch lässt sich frühzeitig ein fehlerhaften Zündsystem erkennen.
Während des Brennerbetriebs wird die Abgastemperaturen mittels des Temperatursensors 16 überwacht. Überschreiten die Temperatur voreingestellte Schwellwerte wird der Fehlerzähler bewertet inkrementiert. Bei einem abgeschlossenen Brennerbetrieb ohne Überschreiten der Grenzwerte wird der Fehlerzähler schwach bewertet dekrementiert. Hierdurch lässt sich frühzeitig ein verunreinigtes Abgassystem erkennen.
Der Wasserdruck wird mittels des Drucksensors 11ermittelt und auf seine absoluten Werte überprüft. Werden Grenzwerte unterschritten, so wird der Fehlerzähler inkrementiert. Nach Überschreiten eines Grenzwertes wird der Zähler dekrementiert. Hierdurch lässt sich frühzeitig ein unzureichender Wasserdruck im Gesamtsystems erkennen.
Beim Start des Brenners wird der aktuelle Wasserdruck zwischengespeichert. Erhöht sich während des Brennerbetriebs der Anlagendruck, wird von einen defektem Ausdehnungsgefäss ausgegangen. In Abhängigkeit von der Druckerhöhung wird der Fehlerzähler unterschiedlich stark inkrementiert. Ein Brennerbetrieb ohne Überschreiten der Druckwerte dekrementiert den Fehlerzähler. Hierdurch lässt sich frühzeitig ein defektes Ausdehnungsgefäss im Gesamtsystems erkennen.
Werden während des Brennerbetriebs unzulässig hohe Gradienten am Temperatursensor 10 im Vorlauf erkannt, so wird je nach überschrittenem Grenzwert der Fehlerzähler unterschiedlich stark bewertet inkrementiert. Findet kein unzulässige Gradientüberhöhung statt, wird der Fehlerzähler schwach dekrementiert. Hierdurch lässt sich frühzeitig ein mangelhaft durchströmtes Wassersystem erkennen.
Driftet der z. B der Basiswiderstand (Ro) des CO-Sensors 8 von seinem Ausgangswiderstand weg, so wird in Abhängigkeit seiner Abweichung der Fehlerzähler unterschiedlich stark bewertet inkrementiert. Verschieben sich die Abweichungen wieder zum Ausgangswert, wird der Fehlerzähler dekrementiert. Hierdurch lässt sich frühzeitig ein defekter CO-Sensor erkennen.
Die Fehlerzähler werden in Abhängigkeit des überschrittenen Grenzwertes unterschiedlich bewerte inkrementiert. Nach einem erfolgreichen Betrieb werden die Zähler schwach bewertet dekrementiert.
Es wird - wie in Fig. 2 vereinfacht dargestellt - jeweils ein gleitender Mittelwert von Mess- (Sensoren), Aktoren-, Zähler- oder Zustandsgrössen über einen langen und einen kurzen Zeitraum gebildet. Wenn der kurze von dem langen Mittelwert um mehr als einen vorgegebenen Grenzwert abweicht, wird die Fehlerkennung aktiviert. Der Grenzwert wird entweder fest in der Steuerung programmiert oder über eine Kommunikationsschnittstelle in der Produktion der Geräte, beim Service des Gerätes über einen Laptop oder über eine Fernverbindung (Modem, ISDN,..) vorgegeben.
Anhand von Mess- (Sensoren), Aktor-, Zähler- oder Zustandsgrössen wird festgestellt ob der Betrieb ordnungsgemäss ist. Wenn der Betriebs ordnungsgemäss ist, wird ein statistischer Fehlerzähler bis minimal null erniedrigt. Im Fehlerfall um X erhöht, wobei X grösser oder gleich eins
<Desc/Clms Page number 4>
sein kann. Wenn der statistische Zähler einen Grenzwert überschreitet, wird die Fehlerkennung aktiviert. Dies geht aus Fig. 3 hervor.
Als Fehlerbedingungen kommen in Frage: # Messwerte zeigen zu hohe und/oder zu niedrige Gradienten (z. B. Wassermangelüberwa- chung) # Die Differenz zwischen Messwerten ist zu hoch und/ oder zu niedrig. (z. B. Abgasüberwa- chung) . Die Messwerte liegen ausserhalb eines definierten Bereichs. (Erkennung von NTC-Kurz- schluss) # Ein Regler erreicht seine maximale und/ oder minimale Stellgrösse . Ein bestimmter Betriebszustand (2. Zündversuch) wird eingenommen . Die Kalibrierung eines Sensor ist nicht mehr möglich (z. B. CO-Sensor).
Die Laufzeit von Aktoren, Sensoren und/ der des Geräts wird mit einem Zähler gemessen.
Überschreitet die Laufzeit einen vorgegeben Grenzwert, dann wird die Fehlererkennung aktiviert.
Die Anzahl der Schaltspiele von Aktoren, Sensoren und/oder des Geräts wird mit einem Zähler gemessen. Überschreitet den Schaltspiele einen vorgegebenen Grenzwert, dann wird die Fehlererkennung aktiviert.
Ein Sensor über- und/ oder unterschreitet eine Grenzwert Überschreitet der Fehlerzähler einen einstellbaren Schwellwert, wird eine Status- und Servicemeldung über das Modem 3 an einen Handwerker, der über das Telefonnetz mit dem Gerät verbunden ist weitergeleitet. Der Handwerker hat mittels Modem die Möglichkeit, die präventive Wartung mit ihren Randparametern zu starten und zu überwachen. Er kann via Modem die Zählerstände (aktuell,min,max) einsehen.
Erfolgt eine Wartung vor Ort, so wird die Zählerstände zurückgesetzt und ein neuer Überwachungszyklus beginnt.
Patentansprüche : 1. Verfahren zur vorbeugenden Fehlererkennung bei elektronisch geregelten oder gesteuer- ten Geräten mit Mitteln zur Erkennung mindestens eines Zustandes oder einer Messgrösse, wobei bei definierten Abweichungen mindestens eines Zustandes oder einer Messgrösse in- nerhalb des zulässigen Betriebsbereiches die Steuerung oder Regelung den Zustand eines möglichen Fehlers oder Mangels erkennt und eine entsprechende Betriebsgrösse in den
Zustand des Vorliegens eines möglichen Fehlers oder Mangels versetzt, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Mitteilung zur Durchführung einer Gerätewartung erfolgt und diese via
Datenübertragung über ein Telekommunikationssystem vorzugsweise an einen Handwer- ker weitergeleitet werden.