CN110360184B

CN110360184B - 诊断装置、系统和方法

Info

Publication number: CN110360184B
Application number: CN201910279998.6A
Authority: CN
Inventors: J.赖希; H.施泰尔特纳; U.莱昂哈特
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2039-04-09
Also published as: US20190310157A1; CN110360184A; US11243133B2; DE102018205311A1

Abstract

本发明涉及一种用于流体执行器（6）、特别是流体的阀驱动器的诊断装置（1），该流体执行器具有可移动到不同位置（x1、x2、xp1、xp2）中的执行机构（15），其中，诊断装置（1）设计用于为执行机构（15）的第一位置（x1）提供第一起动压力‑测量值（pi1）。诊断装置（1）此外设计为，基于第一起动压力‑测量值（pi1）和存储在诊断装置（1）中的起动压力‑参考信息（pri）为执行机构（15）的与第一位置（x1）不同的第一预测位置（xp1）确定第一起动压力预测值（pp1）。

Description

诊断装置、系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于流体执行器、特别是用于流体的阀驱动器的诊断装置。

背景技术

为了将执行机构置于运动之中，流体执行器被加载工作压力。执行机构开始移出静止位置时的工作压力的压力值被称为起动压力（Losbrechdruck）。术语“起动压力-测量值”特别是指实际检测到的起动压力。

例如，为此目的可以检测流体执行器的起动压力-测量值，以便由此得出流体执行器的磨损状态。例如，当流体执行器磨损时，流体执行器的摩擦系数可以改变，特别是增加，由此再次改变流体执行器的起动压力-测量值。因此，经改变的起动压力-测量值可以是对此表示存在特定的磨损状态的指标。

起动压力-测量值以有利的方式针对执行机构当前所处的位置得到确定；也就是说，执行机构的上述第一位置特别是执行机构的当前的位置和/或实际占据的位置。第一位置也可以称为第一测量-位置。

DE 10 2016 200 924 A1描述了一种用于确定具有两个压力室和一个工作构件的流体驱动的工作装置的磨损状态的方法，该工作构件可借助于对压力室加载压力在第一和第二位置之间移动。当检测到工作构件的位置变化时，增加压力室之间的压力差并检测压力值。根据检测到的压力值确定磨损条件。

发明内容

本发明的目的是如此修改开头提及的诊断装置，以便能够以有效的方式更全面地说明关于流体执行器的状态。

该目的通过一种用于流体执行器的诊断装置来实现。所述流体执行器具有能移动到不同位置中的执行机构，其中，所述诊断装置设计为：

为所述执行机构的第一位置提供第一起动压力-测量值。根据本发明，诊断装置被设计为，基于第一起动压力-测量值和存储在诊断装置中的起动压力-参考信息为执行机构的与第一位置不同的第一预测位置确定第一起动压力预测值。

在该上下文中，“预测位置”应理解为特别是指执行机构当前未处于的位置和/或执行机构（用于确定起动压力预测值）实际上未占据的位置。

特别地，起动压力预测值是对于工作压力必须有多高所进行的估计，以便将执行机构15从预测位置置于运动中。

因此，除了第一位置处的第一起动压力-测量值之外，诊断装置还确定第一预测位置处的起动压力预测值。因此，为另一个位置-预测位置-确定起动压力。

由此得到关于流体执行器的状态的更全面的说明。这以简单的方式方法实现，因为附加地确定的信息-起动压力预测值-是基于已经存在的信息、即基于第一起动压力-测量值和起动压力-参考信息获得的。特别地，因此不需要执行机构的额外的位置改变或测量来获得起动压力预测值。

起动压力预测值特别有助于评估流体执行器的功能和/或剩余使用寿命。如果获取的起动压力预测值例如位于可供使用的压力范围之外，那么可以假设当执行机构移动到预测位置时，执行机构不再能够从那里移动出来以被置于运动中（因为不能达到所需的起动压力）。因此可以假设，流体执行器的功能受损。此外，基于所获取的起动压力预测值与可供使用的压力范围的极限的接近程度，可以估计流体执行器的剩余使用寿命。诊断装置有利地设计成以这种方式提供磨损信息和/或关于剩余使用寿命的信息。此外，诊断装置可以设计成，基于起动压力预测值的时间上的演变，特别是相对于可供使用的压力范围的极限来估计流体执行器的剩余使用寿命并提供相应的信息。

起动压力-参考信息可以例如被预先获得并且以有利的方式表示流体执行器的参考状态中-也就是例如没有磨损的状态下-的一个或多个起动压力。参考状态可以是例如在将流体执行器6安装在过程设施的管道系统中之后立即给出。

基于起动压力-参考信息和第一起动压力-测量值，例如通过确定起动压力-参考信息和第一起动压力-测量值之间的偏差并基于该偏差外推（extraplolieren）起动压力预测值来获得起动压力预测值。

本发明还涉及其它有利的改进方案。

本发明还涉及一种具有上述诊断装置的系统和一种具有执行机构的流体执行器。

本发明还涉及一种方法，该方法包括为流体执行器的执行机构的第一位置提供第一起动压力-测量值的步骤。该方法还包括基于第一起动压力值和起动参考信息为执行机构的与第一位置不同的第一预测位置确定第一起动压力预测值的步骤。

附图说明

下面将参考附图解释示例性的细节和示例性的实施方式。图中示出：

图1示出了具有诊断装置和流体执行器的系统的示意图，

图2示出了第一图表，其中绘制了取决于执行机构的位置的不同压力值，

图3示出了第二图表，其中绘制了取决于执行机构的位置的不同的压力值，并且

图4示出了方法的流程图。

具体实施方式

图1示出了系统10，该系统表示用于根据本发明的诊断装置1的示例性的使用环境。系统10包括诊断装置1和流体执行器6。

诊断装置1示例性地在控制装置2中实现，该控制装置尤其设计为位置调节器、控制头和/或定位器。替代于此或附加于此，诊断装置1也可以在外部服务器17上实现，该外部服务器示例性地经由网关16和/或广域网18、特别是因特网与控制装置2连接。

诊断装置1用于执行对流体执行器6的诊断。流体执行器6包括可以移动到不同位置中的执行机构15。流体执行器6示例性地包括阀驱动器19和/或阀配件12。执行机构15示例性地是阀驱动器19的活塞组件8和/或阀配件12的阀构件14。

诊断装置1设计成，为执行机构15的第一位置x1提供第一起动压力-测量值pi1。在图2中绘制了示例性的第一位置x1和在该位置x1处检测到的起动压力-测量值pi1。起动压力-测量值pi1用黑点标记（如图表中所示的其他起动压力值）。

诊断装置1还被设计成，基于第一起动压力-测量值pi1和存储在诊断装置1中的起动压力-参考信息pri，为执行机构15的与第一位置x1不同的第一预测位置xp1确定第一起动压力预测值pp1。

基于起动压力预测值pp1现在可以例如估计流体执行器6的功能。如在图2中所示的那样，起动压力预测值pp1处于可供使用的压力范围内-也就是处于最大能够提供的工作压力pmax之下和最小能够提供的工作压力pmin之上。因此，可以认为，执行机构15可以从预测位置xp1移动出来以被置于运动中；也就是说，在此给出了流体执行器6的功能。

在下文中，将解释其他示例性细节。

首先谈及控制装置2：

控制装置2用于提供用于致动流体执行器6的工作压力。为此，控制装置2尤其具有流体装置4、例如一个或多个先导阀。

控制装置2还具有控制单元3，该控制单元示例性地具有一个或多个处理器并且被设计用于操控流体装置4，特别是根据存储在控制单元3中的、匹配于流体执行器6的控制和/或调节器模型来操控所述流体装置。有利地，诊断装置1由控制单元3实现。

控制装置2还示例性地具有通信装置5，利用该通信装置，控制装置2尤其可以与更高级别的控制器（未示出）通信，以便例如接收控制命令，根据该控制命令可以操控流体装置4。通信装置5还可以用于与（可选地存在的）外部服务器17通信。

有利地，控制装置2具有壳体，在壳体中容纳有控制单元3、流体装置4和/或通信装置5。壳体可选地具有（未示出的）机械接口，利用该机械接口，壳体可以安置到流体执行器6、特别是阀驱动器19上。

现在谈及流体执行器6：

流体执行器6有利地包括阀驱动器19和/或阀配件12。对此替代地，流体执行器6也可包括另外的流体驱动器、例如流体缸，或具有集成驱动器的阀装置。流体执行器6尤其可以包括单作用的和/或双作用的驱动器。流体执行器6可以有利地包括旋转或枢转驱动器和/或线性驱动器。

流体执行器6包括执行机构15-这里示例性地为活塞组件8和/或阀构件14-其可以被置于多个位置中。有利地，执行机构15可以被置于一个或两个末端位置中或在两个末端位置之间的多个位置中。这些位置可以是沿着移动路径的旋转位置和/或移动位置。

流体执行器6包括阀驱动器19。阀驱动器19示例性地设计为单作用的旋转驱动器。对此替代地，阀驱动器19也可以设计为双作用的驱动器和/或线性驱动器。

阀驱动器19具有至少一个压力室7。压力室7可以被加载由控制装置2提供的工作压力，以将活塞组件8置于运动中。通过该活塞组件8又将驱动轴9置于运动中，然后可以通过该驱动轴来致动阀配件12。

举例来说，阀驱动器19具有复位弹簧组件11，利用该复位弹簧组件将复位力施加到活塞组件8上。复位力反作用于通过工作压力作用到活塞组件8上的压力流体力。特别地，压力流体力在执行机构15的第一运动方向上起作用，而复位力在与第一运动方向相反的第二运动方向上起作用。

阀配件12具有过程流体通道13，阀构件14布置在过程流体通道中。阀构件14可以由阀驱动器19、特别是驱动轴9致动，从而改变其位置。举例来说，阀构件14可以因此被置于不同的旋转位置中。阀构件14有利地可以被置于第一和第二末端位置中。例如，在第一末端位置中，过程流体通道13被截止并在第二末端位置中被释放。阀配件12尤其可以形成为阀门配件（Klappenarmatur）或球阀。

在运行中，控制装置2尤其用于通过提供工作压力将执行机构15置于预先给定的位置中。该位置可以例如由更高级别的控制器作为控制命令预先给定给控制装置2。

控制装置2设计成如此提供工作压力，使得执行机构15朝特定的运动方向移动。

随后，首先将讨论执行机构15在第一运动方向上的运动。

举例来说，执行机构15必须在第一运动方向上克服复位力移动。为了使执行机构15沿第一运动方向从静止位置被置于运动中，需要起动压力，该起动压力引起沿第一运动方向的方向的压力流体力，该压力流体力大于相反作用的力的总和。除了复位力之外，还可能出现其他相反作用的力、例如摩擦力和/或作用到执行机构15上的负载力。

为了在第一运动方向上运动，必须提供等于或大于起动压力的工作压力。例如，当相反作用的力、特别是复位力取决于执行机构15的位置时，起动压力在此可以取决于执行机构15的位置。

图2种示出了执行机构15的位置与起动压力之间的关系。在x轴上，这里绘制了执行机构15的位置。变量x可以示例性地采用0％至100％的值；在x=0％和x=100％处的位置可以例如是执行机构15的末端位置。位置x=100％可以被称为第一末端位置xp1，并且位置x=0％可以被称为第二末端位置xp2。

第一运动方向示例性地从左向右延伸并且也可以称为正的运动方向。将第一运动方向上的位置相关的起动压力绘制为特征曲线dk1。特征曲线dk1（在第一运动方向上）示例性地单调上升。执行机构15在第一运动方向上移动得越远，使执行机构15从静止位置被置于运动中所需的起动压力就越大。这是例如，由复位弹簧组件11提供的复位力随着复位弹簧组件11的增大的压缩而增加。

举例来说，从位置x=0％处的下部的末端位置开始，起动压力随着上升的位置x（即，正的运动方向）近似线性地增加，因为流体执行器6的复位弹簧组件11随着偏转的增加而总是必须被进一步压缩。在到达x=100％的上部的末端位置xp1之前不久，起动压力示例性地过比例地增加，因为随着进一步的运动，执行机构15必须总是被进一步压入到（未示出的）密封元件中，这需要额外的力。

现在谈及执行机构15沿第二运动方向的运动：

执行机构15示例性地在复位力的方向上沿第二运动方向移动。为了使执行机构15在第二运动方向上从静止位置被置于运动中，需要这样的起动压力，该起动压力在第一运动方向的方向上引起这样的压力流体力，该压力流体力与在第一运动方向上起作用的其他力一起小于在第二运动方向上作用的力的总和，特别是小于复位力。例如，在第一运动方向的方向上，摩擦力和/或作用到执行机构15上的负载力可以附加地起作用。在第二运动方向的方向上，例如作用到执行机构15上的负载力可以附加地起作用。

为了在第二运动方向上运动，必须提供等于或小于起动压力的工作压力。起动压力在此可以取决于执行机构15的位置，例如当在第二运动方向上起作用的力、特别是复位力取决于执行机构15的位置时。

在图2中，将第二运动方向上的位置相关的起动压力绘制为特征曲线dk2。特征曲线dk2（在第二运动方向上）示例性地单调递减；执行机构15在第二运动方向上移动的越远，所需的起动压力越小，以使执行机构15从静止位置被置于运动中。这是例如，由复位弹簧组件11提供的复位力随着压缩减小而下降。

举例来说，在从上部的末端位置xp1移动到较低的x值（即，负的运动方向）时，必须首先强烈地减小压力，以便克服阀驱动器19和/或阀配件12的静摩擦（Haftreibung）。举例来说，接着是近似线性的减小，直到在下部的末端位置xp2之前不久，可能需要再次抵靠密封元件进行工作，这需要进一步过比例地降低压力。

特征曲线dk2示例性地低于特征曲线dk1。有利地，特征曲线dk2至少局部地平行于特征曲线dk1延伸。

因此，起动压力示例性地取决于运动方向和执行机构15的位置。

此外，第一运动方向中的起动压力分别表示必须被达到或超过的下限值，并且第二运动方向上的起动压力分别表示必须被达到或低于的上限值。

特征曲线dk1和dk2示例性地是起动压力-参考信息pri的一部分，该起动压力-参考信息有利地预先在诊断装置1中提供，例如作为测试运行的和/或（外部执行的）模拟的结果。起动压力-参考信息pri可以以不同的方式存储在诊断装置1中，例如作为多个单个的起动压力-参考值（其例如位于特征曲线dk1和/或dk2上）和/或作为描述例如特征曲线dk1和/或dk2的数学模型。

例如，可以如此检测到起动压力，即在执行机构15处于静止位置（即，不移动）的状态下，借助于控制装置2提高或者降低工作压力，并且然后当探测到执行机构15的位置变化时，基于当前的工作压力检测起动压力值。例如，绝对压力、相对压力和/或压力差可以被检测为起动压力值。

对位置变化的检测可以通过位置传感装置实现，该位置传感装置例如可以是诊断装置1的一部分，例如是控制装置2的一部分。可以通过压力传感装置来实现对起动压力值的检测，该压力传感装置例如可以是诊断装置1的一部分，尤其是控制装置2的一部分。

有利地，诊断装置1、特别是控制装置2被设计成，执行参考信息-产生过程，例如以上述方式为执行机构15的多个不同位置分别检测起动压力-参考值，并且然后基于检测到的起动压力-参考值来生成起动压力-参考信息pri。特别地，诊断装置1被设计成，为两个运动方向生成起动压力-参考信息pri。

如上面已经提到的那样，诊断装置1被设计用于检测第一起动压力-测量值pi1。有利地，诊断装置1被设计成在流体执行器6的正常运行中检测第一起动压力-测量值pi1；也就是在这样的运行中检测第一起动压力-测量值，在该运行中流体执行器6被正常使用和操控，例如以便对流过过程流体通道13的过程流体的流动进行影响。特别地，流体执行器6在正常运行中被安装到过程工业设备中。

诊断装置1特别式被设计用于以上述方式检测第一起动压力-测量值pi1；也就是说，通过增加或减小工作压力（特别是借助于流体装置4）并基于执行机构15开始移动时的工作压力来检测第一起动压力-测量值pi1。诊断装置1尤其被设计用于在正常运行中执行此操作，例如在通过更高级别的控制器来处理移动请求的范围内。

诊断装置1被设计用于检测用于第一位置x1的第一起动压力-测量值pi1；也就是说，第一起动压力-测量值pi1指的是使执行机构15从第一位置x1中的静止位置被置于运动中所需的起动压力。第一位置x1特别是执行机构15的当前的位置和/或实际占据的位置。有利地，第一位置是起动压力-参考信息pri不具有最大值和/或最小值的位置。

诊断装置1被设计成，基于第一起动压力-测量值pi1并基于起动压力-参考信息pri确定用于第一预测位置xp1的第一起动压力预测值pp1。第一预测位置xp1有利地不是执行机构15的当前的和/或实际占据的位置。优选地，第一预测位置是原则上可由执行机构15占据的，但是出于确定起动压力预测值的目的而不必被占据的位置。举例来说，第一预测位置xp1是执行机构15的第一末端位置。有利地，第一预测位置xp1是执行机构的如下位置，在该位置中起动压力-参考值和/或特征曲线dk1是最大或最小的。

通过提供起动压力预测值pp1，能够以有利的方式作出关于在如下位置-即预测位置-处的起动压力的说明，而不必接近该位置。因此，这种说明也可以在正常运行中作出，而不仅仅是在特殊操作、例如部分行程测试或全行程测试作出。

对于第一起动压力预测值pp1的确定可以例如如下实现：

诊断装置1尤其可以被设计成，通过将特征曲线dk1应用于（ansetzen）第一起动压力-测量值，即通过将第一起动压力-测量值通过特征曲线dk1外推到第一起动压力预测值pp1来获得第一起动压力预测值pp1。特征曲线dk1尤其可以作为数学模型或函数存在。

举例来说，诊断装置1也可以被设计为，确定起动压力-参考信息pri之间的偏差Δp1，特别是确定位于特征曲线dk1上的第一起动压力-参考值prw1和第一起动压力-测量值pi1之间的偏差Δp1。第一起动压力-参考值prw1在此有利地存储在第一位置x1的起动压力-参考信息pri中。

诊断装置1还可以被设计为，利用起动压力-参考值prw3（下文中也称为“第三起动压力-参考值”）来计算偏差Δp1，特别是将其相加以获得第一起动压力预测值pp1。第三起动压力-参考值prw3在此有利地存储在第一预测位置xp1的起动压力-参考信息pri中。

诊断装置1被设计为，根据执行机构15的运动方向执行对第一起动压力预测值pp1的确定。举例来说，基于运动方向选择起动压力-参考信息的这样的部分，特别是特征曲线dk1或dk2，有利的是一个或多个起动压力-参考值，基于这些来确定起动压力预测值pp1。

在当前情况下，例如，基于执行机构15的运动方向，选择第一特征曲线dk1或第二特征曲线dk2。为第一运动方向选择第一特征曲线dk1并为第二运动方向选择第二特征曲线dk2。

诊断装置1优选地还被设计为，为执行机构15的第二位置x2提供第二起动压力-测量值pi2并基于第二起动压力-测量值pi2和起动压力-参考信息pri为与第二位置x2不同的第二预测位置xp2，特别是为第二末端位置确定第二起动压力预测值pp2。

诊断装置1优选地被设计成，共同和/或同时提供第一起动压力预测值pp1和第二起动压力预测值pp2。

有利地，针对执行机构在第二运动方向上的运动检测第二起动压力预测值pp2。

对于第二起动压力预测值pp2的确定可以有利地类似对于第一起动压力预测值pp1的确定来进行。

举例来说，在执行机构15处于第二位置x2的静止位置的状态下，工作压力降低并且检测第二起动压力-测量值pi2，在该测量值时将执行机构15置于运动中。获取第二起动压力-测量值pi2和与第二位置x2相关联的起动压力-参考值prw2的偏差Δp2，并且和与第二预测位置xp2相关联的第四起动压力-参考值prw4一同计算，特别是与其相加，以获得第二起动压力预测值pp2。举例来说，这里的偏差Δp2是负的，从而得到第二起动压力预测值pp2，该第二起动压力预测值小于第四起动压力-参考值prw4。

第二位置x2尤其是执行机构15的当前的位置和/或实际占据的位置。有利地，第二位置是起动压力-参考信息pri不具有最大值和/或不具有最小值的位置。

第二预测位置xp2有利地不是执行机构15的当前的和/或实际占据的位置。第二预测位置xp2优选地是原则上上可由执行机构15占据的，但是出于确定起动压力预测值的目的而不必被占据的位置。举例来说，第二预测位置xp2是执行机构15的第二末端位置。优选地，第二预测位置xp2是起动压力-参考值最大或最小的位置。

在所示的示例中，第二起动压力预测值pp2也在可供使用的压力范围内-即低于最大可提供的工作压力pmax并且高于最小可提供的工作压力pmin。因此，可以认为可以将执行机构15从预测位置xp2置于运动中；也就是说，流体执行器6的功能也针对第二预测位置xp2给出。

有利地，诊断装置1被设计成，检查第一起动压力预测值pp1和/或第二起动压力预测值pp2是否处于可供用于工作压力的压力范围内。基于该检查，特别是如果起动压力预测值pp1、pp2中的至少一个位于可供使用的压力范围之外，则诊断装置1可以输出警告信号。

诊断装置1可以被设计成，提供一个、几个或所有上述压力值，特别是起动压力-测量值、起动压力-参考值和/或起动压力预测值，作为绝对压力值和/或相对压力值、例如压力差。例如，所提及的压力值可以被提供为相对于环境压力、特别是大气压力的相对压力值。

诊断装置1优选地被设计成，提供第一起动压力预测值pp1和/或第二起动压力预测值pp2作为经变换的和/或标准化的起动压力预测值。标准化的和/或经变换的起动压力预测值也可以称为压力需求值。

起动压力预测值的变换将特别地用于，在执行机构15的增加的约束-即增加的磨损或摩擦系数-的情况下在相同的方向上改变两个被提供的起动压力预测值。下面将参考图3更详细地解释起动压力预测值的这种变换。与图1中的图示相比，经变换的参量由附图标记中的附加缩写“t”标识。

第二起动压力预测值在此示例性地被提供作为经变换的起动压力预测值并被标识为第二压力需求值PD2。第一起动压力预测值在图3中被标识为第一压力需求值PD1。

如已经提到的那样，变换以这样的方式进行，使得随着执行机构15的约束的增加，两个起动压力预测值-即两个压力需求值-在相同方向上变化；因此，两个起动压力预测值或者上升或者下降。

在图2的示例中，其中不发生变换，随着执行机构15的增加的约束，两个起动压力预测值pp1、pp2在相反方向上改变。在增加的约束的情况下，两个偏差Δp1和Δp2在量值上增加；因此，第一起动压力预测值pp1增加，而第二起动压力预测值pp2下降。

与此相反，在图3的示例中，在增加的约束的并且在偏差的与之关联的量值上的增加的情况下，两个压力需求值PD1和PD2都增加。由此，例如可以实现以下优点，即可以更容易地操作和/或进一步处理两个压力需求值PD1、PD2。第二起动压力预测值在此在某种程度上向上镜像，使得它（作为第二压力需求值PD2）与第一压力需求值PD1一样在相同的方向上进行（streben）。

在数学上，这可以通过使两个起动压力预测值中的一个（这里是第二起动压力预测值）经受基于最大可提供的工作压力的变换来实现。例如，基于最大可提供的工作压力pmax与待变换的起动压力预测值之间的差异进行变换。

有利地，仅变换两个起动压力预测值中的一个，而另一个优选地仅被缩放。尤其可以基于与起动压力预测值相关联的执行机构15的运动方向和/或取决于起动压力预测值是表示下限值还是上限值来选择待变换的起动压力预测值。

此外，诊断装置1也可以被设计为，使得起动压力-参考信息pri、特别是第二特征曲线dk2和/或第二起动压力-测量值已经以经变换的形式存在。图3示出了经变换的第二特性曲线dk2t、经变换的第二起动压力-测量值pi2t。可以基于最大可提供的工作压力pmax获得经变换的值，特别是作为与最大可提供的工作压力pmax的差值。

此外，诊断装置1可以被设计成提供一个、几个或所有上述压力值作为标准化的压力值。

例如，压力值可以相对于最大可提供的工作压力pmax和/或相对于最大可供使用的压力范围标准化。例如，压力值、特别是起动压力预测值，可以被作为最大可供使用的压力范围的（百分比）份额给出。特别地，第一和/或第二起动压力预测值可以作为百分比提供。借助于起动压力预测值，因此能够以有效的方式显示，哪些份额的最大可供使用的压力范围的已经用尽。对于95％的起动压力预测值，例如显然几乎整个压力范围已经用尽，并且随着磨损的进一步增加，处于预测位置处的执行机构15可能不再能够从静止位置被置于运动中。

举例来说，图3中所示的压力需求值PD1和PD2是标准化的压力值，其在这里相对于最大可提供的工作压力pmax标准化并且因此被绘制为pmax的百分比份额。

以下通过示例说明如何能够在不同的情况中获得压力需求值PD1、PD2：

为了标识腔室压力和位置之间的基本关系，诊断装置1可以将压力-位置-耦合K_px作为辅助参量使用。图2中所示的示例尤其涉及单作用的阀驱动器19，其起动压力p随着位置值x的增加而增加，也就是说，其中通过通气实现具有增加的位置值的运动。对于这种情况，存在正的压力-位置-耦合，即

p↗⟺x↗:K_px=1

与之相反，当腔室压力随着位置值的增加而减小时，存在负的压力-位置-耦合：

p↘⟺x↗：K_px=-1

可由诊断装置1使用的另一辅助参量涉及运动方向：

x↗：dir_x=1

x↘：dir_x=-1

在图2中所示的情况K_px=1的情况下表现出由摩擦引起的对于可移动性的限制，即在正的运动方向的情况下呈增加的起动压力值的形式，并且在负的运动方向的情况下呈减小的起动压力值的形式。

压力需求值PD可以例如作为起动压力p_br、供应压力p_s和环境压力p_amb的函数来计算：

在通过通风加气移动时，PD=（p_br-p_amb）/（p_s-p_amb），

当通过通风排气移动时，PD=（p_s-p_br）/（p_s-p_amb）。

例如，起动压力p_br可以是（未经变换的和/或非标准化的）起动压力-测量值和/或（未经变换的和/或非标准化的）起动压力预测值，供应压力p_s可以是例如最大可提供的工作压力pmax并且环境压力p_amb例如可以是大气压力。

图3示出了（图2）的起动压力预测值pp1、pp2作为压力需求值PD1、PD2。

在通过通风加气进行移动时，压力需求值PD1总是在100％的方向上进一步变化，起动压力越接近可用的供应压力。在通过通风排气进行移动时，压力需求值PD2在100％的方向上进一步增加，另外必须在环境压力的方向上进一步降低压力以使执行机构15移动。

有利地，诊断装置1被设计成如下确定压力需求值：

1.如果K_px=1：

a.在dir_x=1时：

i.借助于起动压力-参考信息pri，特别是借助于模型函数计算在上部的末端位置处的pp1

ii.PD1=（pp1-p_amb）/（p_s-p_amb）

b.当dir_x=-1时：

i.借助于模型函数计算下部的末端位置处的pp2

ii.计算PD2 =（p_s-pp2）/（p_s-p_amb）

2.如果K_px=-1：

a.在dir_x=1时：

i.借助于模型函数计算上部的末端位置处的pp1

ii.计算PD1=（p_s-pp1）/（p_s-p_amb）

b.当dir_x=-1时：

i.借助于模型函数计算下部的末端位置处的pp2

ii.计算PD2 =（pp2-p_amb）/（p_s-p_amb）

在图3中，最大可提供的工作压力pmax、阈值pwarn、第一起动压力-测量值pi1和/或第一起动压力-特性曲线dk1是经变换的和/或标准化的参量、特别是经变换的参量，并且因此也可以称为ptmax、ptwarn、pi1t和/或dk1t。

起动压力预测值、特别是压力需求值，可以有利地以下面说明的一种或多种方式得到进一步处理或进一步使用：

优选地，诊断装置1被设计成，将第一和/或第二起动压力预测值与阈值进行比较，并基于该比较提供警告信息。警告信息可以被提供给例如用户、更高级别的控制器和/或外部服务器17。此外，诊断装置1也可以被设计成，向外部服务器17提供第一和/或第二起动压力预测值，并且外部服务器17可以优选地产生警告信息。在图2的示例中，可以有利地为每个起动压力预测值pp1、pp2提供不同的阈值。如果如图3中那样提供起动压力预测值作为压力需求值PD1、PD2，则可以为两个压力需求值PD1、PD2提供相同的阈值pwarn。

起动压力预测值pp1、pp2尤其可以用作磨损状态和/或流体执行器6的功能的指示器。

有利地，诊断装置1可以被设计成，基于起动压力预测值提供磨损信息和/或关于剩余使用寿命的信息。

根据一种可能的设计方案，第一和/或第二起动压力预测值可以在外部服务器17上的用户界面上提供，例如在外部服务器17上提供的网页服务器上提供。

此外，诊断装置1尤其设计被用于，在较长的时间段内记录、查看和评估所检测的数据以及系统中的多个执行设备。这可以在更高级别的评估单元中或“在云中”实现，例如在外部服务器17中实现。有利地，诊断装置1被设计成通过基于时间演变（以及用于该时间演变的模型的匹配）通过阻塞（Blockade）来预测执行设备的故障时间点。替代地或附加地，诊断装置1被设计为，与在类似条件下使用的其他设备相比的执行设备中显示出显著的演变。

图4示出了可以例如利用上述诊断装置1执行的方法的流程图。

该方法包括以下步骤：

-为流体执行器6的执行机构15的第一位置x1提供S1第一起动压力-测量值pi1，并且

-基于第一起动压力-测量值pi1和起动压力-参考信息pri，为执行机构15的与第一位置x1不同的第一预测位置xp1确定S2第一起动压力预测值pp1。

可选地，该方法还包括以下步骤：

-为执行机构15的第二位置x2提供S3第二起动压力-测量值pi2，并且

-基于第二起动压力-测量值pi2和起动压力-参考信息pri，为执行机构15的与第二位置x2不同的第二预测位置xp2确定S4第二起动压力预测值pp2。

Claims

1.一种用于流体执行器（6）的诊断装置（1），所述流体执行器具有能移动到不同位置（x1、x2、xp1、xp2）中的执行机构（15），其中，所述诊断装置（1）设计为：

-为所述执行机构（15）的第一位置（x1）提供第一起动压力-测量值（pi1），

其特征在于，所述诊断装置（1）还设计为，

-基于所述第一起动压力-测量值（pi1）和存储在所述诊断装置（1）中的起动压力-参考信息（pri），为所述执行机构（15）的与所述第一位置（x1）不同的第一预测位置（xp1）确定第一起动压力预测值（pp1）。

2.根据权利要求1所述的诊断装置（1），其特征在于，所述第一位置（x1）是所述执行机构（15）的当前的和/或实际占据的位置，和/或所述第一预测位置（xp1）不是所述执行机构（15）的当前的和/或实际占据的位置。

3.根据权利要求1或2所述的诊断装置（1），其特征在于，所述第一预测位置（xp1）是所述执行机构（15）的第一末端位置。

4.根据权利要求1或2所述的诊断装置（1），其特征在于，所述诊断装置（1）设计用于根据所述执行机构（15）的运动方向执行对于所述第一起动压力预测值（pp1）的确定。

5.根据权利要求1或2所述的诊断装置（1），其特征在于，所述起动压力-参考信息（pri）包括用于所述执行机构（15）的第一运动方向的第一起动压力-特征曲线（dk1）和/或用于所述执行机构（15）的第二运动方向的第二起动压力-特征曲线（dk2）。

6.根据权利要求5所述的诊断装置（1），其特征在于，所述第一预测位置（xp1）是所述第一起动压力-特征曲线（dk1）具有最大值或最小值时的位置。

7.根据权利要求1或2所述的诊断装置（1），其特征在于，所述诊断装置（1）还设计为，

-为所述执行机构（15）的第二位置（x2）提供第二起动压力-测量值（pi2），并且

-基于所述第二起动压力-测量值（pi2）和所述起动压力-参考信息（pri）为与所述第二位置（x2）不同的第二预测位置（xp2）确定第二起动压力预测值（pp2）。

8.根据权利要求7所述的诊断装置（1），其特征在于，所述诊断装置（1）设计为，为所述执行机构（15）的第一运动方向确定所述第一起动压力预测值（pp1），并且为所述执行机构（15）的与所述第一运动方向不同的第二运动方向确定所述第二起动压力预测值（pp2）。

9.根据权利要求7所述的诊断装置（1），其特征在于，所述诊断装置（1）被设计用于检查，所述第一起动压力预测值（pp1）和/或所述第二起动压力预测值（pp2）是否处于能够供对于所述流体执行器（6）所进行的致动使用的压力范围之内。

10.根据权利要求7所述的诊断装置（1），其特征在于，所述诊断装置（1）设计为，使所述第一起动压力预测值（pp1）和/或所述第二起动压力预测值（pp2）经历变换，从而使得第一起动压力预测值（pp1）和第二起动压力预测值（pp2）在所述执行机构（15）的增大的约束时沿相同方向移动。

11.根据权利要求10所述的诊断装置（1），其特征在于，所述诊断装置（1）设计为，根据所述执行机构（15）的与所述起动压力预测值相关联的运动方向和/或根据所述起动压力预测值是显示出上限值还是显示出下限值来执行对于起动压力预测值的变换。

12.根据权利要求1或2所述的诊断装置（1），其特征在于，所述诊断装置（1）设计为，提供起动压力预测值作为关于最大能够提供的工作压力和/或最大能够提供的压力范围进行标准化的起动压力预测值。

13.根据权利要求7所述的诊断装置（1），其中，所述第二预测位置（xp2）是第二末端位置。

14.包括根据权利要求1至13中任一项所述的诊断装置（1）的系统，该系统包括具有执行机构（15）的流体执行器（6）。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述流体执行器（6）是流体的阀驱动器。

16.包括根据权利要求7所述的诊断装置（1）的系统，该系统包括具有执行机构（15）的流体执行器（6）以及控制装置（2）；以及外部服务器（17），所述外部服务器与所述控制装置（2）连接并设计为，提供所述第一起动压力预测值（pp1）和/或所述第二起动压力预测值（pp2）和/或基于所述第一起动压力预测值（pp1）和/或所述第二起动压力预测值（pp2）的信息。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述控制装置（2）构造为位置调节器、控制头和/或定位器。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述信息是磨损信息和/或剩余使用寿命-信息。

19.一种利用如权利要求1至13中任一项所述的诊断装置（1）所执行的诊断方法，该方法包括：

-为流体执行器的执行机构（15）的第一位置（x1）提供（S1）第一起动压力-测量值（pi1），

其特征在于，

-基于所述第一起动压力-测量值（pi1）和起动压力-参考信息（pri），为所述执行机构（15）的与所述第一位置（x1）不同的第一预测位置（xp1）确定（S2）第一起动压力预测值（pp1）。