CN101351585B - 存储纺织机的电动驱动器的工作状态数据的方法和电动驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于存储纺织机的电动驱动器(1)的工作状态数据的方法，所述纺织机包括多个由独立电机驱动的工作站。控制设备(2)与所述驱动器(1)相关联，所述控制设备包括处理器(4)和非易失存储器(7)，表征驱动器(1)的工作状态数据的故障编码存储在集成到处理器(4)内并配置为非易失存储器的闪存(7)中。

Description

存储纺织机的电动驱动器的工作状态数据的方法和电动驱动器

技术领域

本发明涉及一种用于存储纺织机的电动驱动器的工作状态数据的方法，所述纺织机包括大量的由独立电机驱动的工作站，其中控制设备与所述电动驱动器相关联，所述控制设备包括处理器和非易失存储器，本发明还涉及用于由纺织机工作站的独立电机驱动的组件的电动驱动器，其中一控制设备与所述电动驱动器相关联并包括处理器和非易失存储器。

背景技术

EP 0 155 472 B1公开一种用于自由端纺纱机的本地驱动控制的方法，其中包括有纺纱电机，这些纺纱电机分别关联有用于控制纺纱电机的微处理器。所述微处理器则连接到上级中央引导单元，在该上级中央引导单元中存储由微处理器提供的数据，用于监控和控制的目的。

DE 44 04 243 A1公开了一种用于操作纺织机(该纺织机的纺纱转杯具有独立的电机驱动器)的自由端转杯纺纱单元的方法，其中包括有纺纱站计算机和呈EEPROM形式的非易失存储器。根据该方法，驱动器的各个工作阶段根据预先确定的功能加以控制。为实现该目的，持续地记录驱动器的工作状态数据，例如提供的电能。

在这样的情况下，实际值进程被持续地和与工作相相联系的期望值进程进行比较。EEPROM被用于存储工作相的期望值进程以及与这些期望值的偏差的限制值，所述工作相的期望值进程要与驱动器的工作相进行比较，而驱动器的工作相与纺纱转杯的工作相对应一致。当超过限制值时，纺纱转杯的驱动器被切断以保护其不受重大损害。为了在反复切断自由端转杯纺纱单元的情况下产生额外的报警信号，将这种超过限制值的诱发状况存储在纺纱站计算机中。

已经证实了这些方法的缺点在于，不能持续记录可以用来推知故障历史的纺纱转杯独立电机驱动器的工作状态数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种允许记录驱动器工作状态数据、从而能与驱动器在纺织机上的使用无关地从所存储的数据推知故障历史的方法，还提供一种驱动器，该驱动器可简单经济地执行该方法。

该发明目的由以下方法和电动驱动器来实现。

即，本发明提供一种用于存储纺织机的电动驱动器的工作状态数据的方法，所述纺织机包括大量的由独立电机驱动的工作站，其中，控制设备与所述电动驱动器相关联，所述控制设备包括处理器和非易失存储器，所述方法的特征在于，表征所述电动驱动器的工作状态数据的故障编码被存储在集成到所述处理器中且配置为非易失存储器的闪存中。

本发明还提供了一种用于纺织机工作站的由独立电机驱动的组件的电动驱动器，所述电动驱动器用于执行本发明的上述方法，其中，一控制设备与所述电动驱动器相关联并包括处理器和非易失存储器，所述驱动器的特征在于，将对表征所述电动驱动器的工作状态数据的故障编码的记录和存储进行控制的所述处理器设置在集成于所述处理器中并构成为非易失存储器的闪存内。

如本发明的上述方法所述，表征驱动器工作状态数据的故障编码被存储在集成到处理器中且配置为非易失存储器的闪存中。根据本发明将故障编码存储在集成到处理器中的闪存内的好处是，在所述驱动器工作期间存储的故障编码不会在所述驱动器的拆装过程中、也不会由于拆装被驱动组件和所述驱动器而丢失，而是可用于随后的分析。

这里不需要访问纺织机的各个工作站的工作站计算机来对所记录的工作状态数据进行评估，而现有技术中，这一点却是必须的。用这种方式，工作状态数据，例如超过或低于纺纱转杯的速度、在纺纱站的某个独立电机驱动器或卷绕头上的电压故障或电压下降、或在纺纱站或卷绕头的驱动器与所连接的工作站计算机之间发生通信问题都能被记录、存入并提供给随后的评估。

有利的是，闪存能够被划分为多个可写入和可删除的存储扇区，在这些扇区中存储控制程序和已记录的驱动器故障编码，可对用于存储存储码的至少两个存储扇区进行循环写入。为了这个目的，对存储扇区的删除仅在所有的存储扇区已被完全写入后执行，以继续进行存储。因此，至少一个存储扇区的已存储的存储码直到另一个存储扇区已经被完全写入为止都是可用的，这是因为只在达到这一状态时，另一个存储扇区才被删除。因此，至少可读取一个存储扇区的内容以用于分析，在最有利的情况下，可利用所有存储扇区的内容。由于对存储码的不中断记录，因此可在已存储数据的范围内观测到驱动器的过往情况，从而允许在发生故障时确定驱动器的工作状态数据，这些工作状态数据代表了所述驱动器的故障事件或由所述驱动器驱动的工作站的部件的故障事件，这些故障事件影响着所述驱动器的工作状态。

此外，依据本发明的方法的优点在于能够减少要执行的删除循环(这些删除循环对于故障编码的永久记录是必要的)的数量，而无需限制待记录的数据量。通常，闪存的无故障写入和删除循环的次数由该类型的存储介质的生产者设定为大约10,000次。通过对存储扇区的循环写入以及仅在所有存储扇区被完全写入后对其中一个存储扇区进行删除，可极大地延长闪存的使用寿命。因此，能进行的有限次删除循环能够被扩展到所述驱动器的整个使用寿命。

特别的是，存储扇区的删除能够以其被完全写入为准的顺序循环执行。通过这种方式，在所述驱动器发生故障的情况下，可对已存储的存储码进行时序分析。

存储在所述存储扇区中、且将要通过写访问所述两个存储扇区中的至少一个来记录和存储工作状态数据的控制例程能够被临时传输给易失存储器。通过这种方式确保了，为了执行控制例程，只在记录故障编码期间占用易失存储器的有限可用存储空间，而在其他时候该有限的可用存储空间可专用于驱动器的控制程序。

根据本发明的方法的一个有利实施方式提出在驱动器的第一次装配期间将驱动器的初始数据存储在存储扇区中。这样，在评估驱动器的过往情况时，可以有参考数据，从而可进行直接比较。为防止意外覆盖掉这些数据，可在删除过程中将这些数据临时传送到易失存储器，并在相关存储扇区被删除后再次将这些数据写回到存储扇区内。

在根据本发明的方法的一优选设置中，可将处理器转换到安全的运行状态以执行对闪存的写访问。这确保了处理器在纺织机的工作站的待驱动组件的驱动器的控制期间不会察觉任何其他的任务，这些其他的任务可能会阻止对工作状态数据的记录，或至少会改变已记录的工作状态数据。

有利的是，在闪存中运行的计数器在处理器的每一次重新设置时能够被加一。其用于记录处理器重新设置的次数。这样，计数器的相应状态在每一个记录并存储故障编码的时机被存储在闪存中。通过这样的方式，可以在评估中确定在所记录和存储的两个故障编码之间的时间是否被持续记录，换言之，可确定控制程序的重新设置是否发生在两个故障编码的记录之间。

特别地，电机的工作时间能够被记录在闪存中。工作时间计数器可以从电机的启动时间开始执行真实时间记录。这允许就某段时间内发生故障的数量而对所发生的故障进行评估。类似的，电机工作时间的数量能够被用于确定是否应该进行维修。

作为真实时间记录的替换方式，可进行相对时间记录，该相对时间记录关注的是启动或重启动电动机的相应时间。

此外，事件次数可能与所记录的工作状态数据相联系。因此，从电机或处理器的第一次启动开始、或根据可选择的实施方式从其最后一次重启开始，可推知其中记录了工作状态数据或相应故障编码的时间段。事件次数使得可以确定某一工作状态发生的频率。

根据本发明，还提出将对表征驱动器工作状态数据的故障编码的记录和存储进行控制的处理器设置在集成于处理器中并构成为非易失存储器的闪存内。从而不管所述驱动器是否连接到纺织机，都可利用根据本方法存储在闪存中的故障编码来评估故障历史。

可以从纺织机的工作站一起卸下所述驱动器和待驱动的部件(例如，纺纱转杯或开松辊)，而不会丢失一直记录到此时的工作状态数据。利用集成在所述处理器中的闪存来记录工作状态数据的优点在于，可无需另外内置存储器，从而有助于更加经济地设计所述驱动器。也降低了在纺纱站计算机处根据现有技术提供的存储需求。

有利的是，所述控制设备可以集成在所述驱动器中。其优点在于在所述驱动器工作期间记录在该非易失存储器中的故障编码不会在拆装驱动器或拆装由驱动器驱动的部件与驱动器的过程中丢失，而是可用于随后的分析。所述控制设备优选布置在环绕所述驱动器的外壳的内部。

此外，所述驱动器可连接到外部数据处理机构，通过该外部数据处理机构可对用于存储存储码的至少两个存储扇区进行读取。一方面，这使得可在部件安装在所述机构中的状态下对相关的驱动器进行分析。另一方面，驱动器能够被拆卸并独立地提供以用于分析，而这不依赖于存储在所述机构中的数据的可访问性。可选择的，可例如通过纺织机可能连着的局域网或Inernet远程地读取存储扇区或查询工作状态数据。通过直接连接到电动驱动器上的控制设备的通信信道和/或工作站和/或纺织机器的上级控制单元进行读取或查询。

特别地，所述电机可具有工作时间计数器以允许对产生的故障编码进行时序分析，并允许确定电机总的工作时间，该工作时间可用于判断是否要进行可能必要的维护的标准。

具体实施方式

下面将借助于附图中示意性展示的、根据本发明的驱动器的框图更详细的描述本发明。

图1表示的是纺织机部件的根据本发明的驱动器1的示意图，控制设备2与驱动器1相关联，并被集成到驱动器1中。特别地，该部件可以是转子电机。控制设备2优选设置在环绕驱动器1的外壳(未示出)内部。控制设备2包括控制电子设备3和处理器4。一模/数转换器5，一易失存储器6(RAM)，一呈闪存7和用于在易失存储器6(RAM)与闪存7之间通信的闪存接口8的形式的非易失存储器，一通信模块9(UART，通用异步收发器)被集成在处理器4中。通信模块9可以实施为独立的芯片或控制设备2，或实施为处理器4中的部分功能件。

处理器内部的闪存7由一系列的存储扇区11、12、13、14组成，所述存储扇区用于永久存储控制程序，并存储表征工作状态数据的故障编码，所述工作状态数据表示驱动器1或由驱动器1驱动的部件的故障事件(fault event)。在本示例中，存储扇区11、12、13、14被分成用于存储控制程序的应用程序扇区13、14，以及至少两个互连的故障存储扇区11、12。闪存7的用来存储控制程序或用来存储故障编码的存储扇区11、12、13、14仅能分扇区地进行删除，但允许对各存储扇区11、12、13、14顺序写入。仅在必要情况下(如控制程序的交换变得必要时)，才对应用程序扇区13、14进行删除和写入。

由在处理器4中运行的控制程序产生且将改变驱动器1的工作状态的指令通过控制电子设备3加以转换，并被传递给驱动器1。在相反的方向上，可由驱动器1记录的工作状态数据或被直接传递给控制程序，或由A/D转换器5转换为可由控制程序处理的相应信号。

如果由于记录的工作状态数据而通过控制程序判断出故障事件，则将明确表征该故障事件的故障编码记录在存储扇区11、12中的一个存储扇区中。为实现该目的，故障编码通过控制例程经由闪存接口8传递到存储扇区11、12。为防止向两个存储扇区11、12的一个内进行随机写入操作，设置对写入和删除操作进行控制的逻辑电路10。该逻辑电路10连接在闪存7的上游，对要存储在存储扇区11、12中的数据流进行控制，另外还监控存储扇区11、12的利用率程度。

为对存储扇区11、12进行写入操作，处理器4被临时转换到安全的工作状态，在该安全工作状态下处理器4不能察觉到控制驱动器1的过程中的任何其他任务，察觉其他任务会阻止对工作状态数据的记录，或至少会改变已记录的工作状态数据。执行写入操作的控制例程在写入操作期间从易失存储器6传送到存储扇区13、14中的一个。

存储扇区11、12的写入和删除以循环的方式进行。首先，故障编码通过逻辑电路10仅存储在两个存储扇区11、12中的一个存储扇区中，直到该存储扇区的存储容量耗尽。接下来，还没有写入的空白存储扇区12被写入。在达到第二个存储扇区12的容量限制后，先写入的存储扇区11通过逻辑电路10被完全删除，以便为了在该删除过程后再次成功地进行写入。只有在存储扇区11已经再次被以故障编码为形式的数据完全填充后，随后的存储扇区12才又被删除并被再次写入。因此可以确保，即使在删除期间时或在删除后供电中断，至少最后登记的故障编码能够被读出。

举例来说，已记录的工作状态数据借助于被配置为转子电机的驱动器1而被描述，所述转子电机的转轴被配置为驱动器1的转子。转轴优选通过磁性方式安装。例如，对于这类驱动器1而言，为了记录转速超过或低于极限值的事实，相应地要记录转速。同样，对驱动器1和磁轴承工作期间的电压历程的监控是确定驱动器1故障发生原因的重要标准。此外，特别在磁轴承中，转子轴不升离轴承，或者如果在驱动器1加速、制动或平稳工作期间，在磁轴承的线圈中出现不允许的电流值，这些都是相关的情形。可借助特定于对应部件的标准根据本发明的驱动器1在部件上的应用而预先确定要记录的其他工作状态。在驱动器1本身发生故障时、并且在受驱动的部件或工作站发生故障时记录工作数据。

为了直观的展示存储在存储扇区11、12中的数据，可经由通信模块9将这些数据传输到纺织机(待由根据本发明的驱动器1驱动的部件是该纺织机的一个部件)的内部总线系统，或传输到外部数据处理机构。为了该目的，处理器4可被连接到外部数据处理设备的总线系统，以传输待评估的数据。不管数据传输和评估的类型如何，采用处理器内部的闪存7作为存储器允许从纺织机部件中拆下驱动器1，以对其进行直接的读取，而不必求诸于所述组件，也不必将对应的数据处理设备连接到所述机构。

可选择的，可通过网络和/或Internet在根据本发明的驱动器处进行是否读取闪存7的远程查询。对工作状态数据的读取或查询是通过通信信道进行的，所述通信信道直接连接到电动驱动器1的控制设备2，和/或通过工作站和/或纺织机的上级控制单元而连接到该控制设备。

相应的故障事件时刻与表征工作状态数据的故障编码相联系，其允许对驱动器1在故障情况下发生的工作状态进行时序分析。为了这个目的，在驱动器1中设置工作时间计数器，其将呈时间标记形式的事件时间分配给每个故障事件。在本示例中，可以以从驱动器1启动时间开始的真实时间记录的方式来运行工作时间计数器。可选择的，能够执行相对时间记录，该相对时间记录所关注的是启动或重启动驱动器1的相应时间。因此，从处理器4或驱动器1的最后重启动出发，能推知对工作状态数据或相应的故障编码进行记录的时间段。

在驱动器1工作期间，可能会发生必须重新设置控制程序的情形，因此在闪存7中运行一个计数器，使其在每一次重新设置时加一。当前计数器时间由处理器4记录，并被存储在存储扇区11、12中，以分别与待记录的故障编码一同被写入。通过这种方式，可以确定在评估期间，是否在两个已记录故障编码之间发生了控制程序的重新设置。

Claims (15)

1.用于存储纺织机的电动驱动器(1)的工作状态数据的方法，所述纺织机包括大量的由独立电机驱动的工作站，控制设备(2)与所述电动驱动器(1)相关联，所述控制设备(2)包括处理器(4)和非易失存储器(7)，所述方法的特征在于，表征所述电动驱动器(1)的工作状态数据的故障编码被存储在集成到所述处理器(4)中且配置为非易失存储器的闪存(7)中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闪存(7)被划分为多个可写入和可删除的存储扇区(11，12，13，14)，所述的存储扇区(13，14)被用作应用程序扇区(13，14)，其中控制程序被存储，并且其他存储扇区(11，12)被用作故障储存扇区(11，12)，其中已记录的所述电动驱动器(1)的故障编码被存储。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，至少两个故障存储扇区(11，12)被进行循环写入，对一个故障存储扇区(11，12)的删除仅在所有的故障存储扇区(11，12)已被完全写入后执行，以继续进行存储。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的至少两个故障存储扇区(11，12)以它们被完全写入为准的顺序被循环删除。

5.如权利要求2至4任意一项所述的方法，其特征在于，存储在所述应用程序扇区(13，14)中、且将要通过写访问所述故障存储扇区(11，12)来记录和存储所述故障编码的控制例程被临时传输给易失存储器(6)。

6.如权利要求2至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述驱动器的初始数据在所述驱动器第一次装配时被存储在所述应用程序扇区(13，14)中。

7.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述处理器(4)被转换到一个安全工作状态以执行对所述闪存(7)的写访问。

8.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，在所述闪存(7)中运行的计数器在所述处理器(4)的每一次重新设置时加一。

9.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述电动驱动器(1)的工作时间被记录在所述闪存(7)中。

10.如权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，事件次数与所记录的工作状态数据相关联。

11.用于纺织机工作站的由独立电机驱动的组件的电动驱动器(1)，所述电动驱动器(1)用于执行如权利要求1至10任意一项所述的方法，一控制设备(2)与所述电动驱动器(1)相关联并包括处理器(4)和非易失存储器(7)，所述驱动器的特征在于，将对表征所述电动驱动器(1)的工作状态数据的故障编码的记录和存储进行控制的所述处理器(4)设置在集成于所述处理器(4)中并构成为非易失存储器的闪存(7)内。

12.如权利要求11所述的电动驱动器(1)，其特征在于，所述相关的控制设备(2)被集成在所述电动驱动器(1)中。

13.如权利要求11或12所述的电动驱动器(1)，其特征在于，所述电动驱动器(1)可连接到数据处理机构，通过该数据处理机构能读取用于存储所述故障编码的至少两个存储扇区(11，12)。

14.如权利要求11至12任意一项所述的电动驱动器(1)，其特征在于，所述电动驱动器(1)被设计为纺纱转杯的转子电机。

15.如权利要求11至12任意一项所述的电动驱动器(1)，其特征在于，所述电动驱动器(1)具有工作时间计数器。

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