DE102008044811A1

DE102008044811A1 - Monitoring the function of electrical actuators, in a machine, uses routines for testing and evaluation the electrical characteristics integrated into the machine control program

Info

Publication number: DE102008044811A1
Application number: DE102008044811A
Authority: DE
Inventors: Ralf Beckmann; Gunnar Vogel
Original assignee: BACHMANN GmbH
Current assignee: BACHMANN GmbH
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2009-02-05

Abstract

To monitor the correct functioning of electrical actuators, their electrical characteristics are registered and evaluated by test and scanning routines, integrated into the machine control program.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit elektrisch ansteuerbarer Aktoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.object The invention relates to a method for monitoring the functionality electrically controllable actuators according to the preamble of claim 1.

Ein eingangs genanntes Verfahren nach dem Oberbegriff ist beispielsweise mit dem Gegenstand der DE 196 02 513 C1 bekannt geworden.An initially mentioned method according to the preamble is, for example, with the subject of DE 196 02 513 C1 known.

Die Überwachung der Funktionssicherheit soll bei dieser bekannten Druckschrift dazu führen, frühzeitig einen möglichen Ausfall von in einem pneumatisch betriebenen System verwendete Magnetventile aufzudecken.The supervision the reliability should in this known document to do so lead early, a possible failure of solenoid valves used in a pneumatically operated system uncover.

Gemäß dieser Druckschrift wird eine Kurve des Steuerstromverlaufes jedes Magnetventils erfasst und ein charakteristisches Merkmal im Verlauf und Größe dieser Kurve überwacht. Wenn dieses überwachte Merkmal ausbleibt oder eine Zeitverschiebung über einen Toleranzbereich hinaus signalisiert wird, wird der Maschinenablauf unterbrochen oder es wird eine Fehlermeldung angezeigt.According to this Reference will be a graph of the control current waveform of each solenoid valve captured and a characteristic feature in the course and size monitored this curve. If this monitored Feature is missing or a time shift over a Tolerance range is signaled, the machine sequence interrupted or an error message is displayed.

Nachteil der genannten Druckschrift ist jedoch, dass zur Erfassung des Steuerstromverlaufes eines Magnetventils ein eigener Überwachungsschaltkreis vorgesehen werden muss, der einen sehr hohen Aufwand in der Implementierung in einem herkömmlichen Maschinensteuerprogramm erfordert. Es handelt sich also um eine reine Hardware-Erfassung des Steuerstromverlaufes eines Magnetventils, was mit hohem Aufwand verbunden ist. In Standardsteuerungen, die alle digital aufgebaut sind, ist eine solche Überwachung nicht verfügbar.disadvantage However, the cited document is that for detecting the control current course of a Solenoid provided its own monitoring circuit It takes a lot of effort in the implementation required in a conventional machine control program. It So is a pure hardware detection of the control current waveform a solenoid valve, which is associated with high costs. In standard controls, all of which are digital, is such a monitor not available.

Es besteht jedoch das Bedürfnis, auf spezielle Überwachungshardware-Schaltkreise zu verzichten, weil einerseits die Implementierung in digitalen Steuerprogrammen schwierig ist und andererseits es aufwändig und mit Zeitverzögerungen verbunden ist, die von einer Hardware-Überwachungsschaltung erzeugten Werte in ein Steuerungsprogramm einzulesen und dort prioritätsgerecht zu verarbeiten.It However, there is a need to special monitoring hardware circuits to give up, because on the one hand the implementation in digital control programs difficult and on the other hand it is time consuming and time consuming connected by a hardware monitoring circuit read in generated values in a control program and there priority to process.

Weiterer Nachteil ist, dass solche Hardware-Überwachungsschaltkreise stets dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden müssen und nicht allgemein verwendbar sind und im Übrigen mit hohen Kosten belastet sind.Another Disadvantage is that such hardware monitoring circuits always have to be adapted to the respective application and are not generally usable and incidentally with high Costs are charged.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung der Funktionstüchtigkeit elektrisch ansteuerbarer Aktoren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ohne weiteren Aufwand an hardwaremäßigen Überwachungsschaltungen die Überwachung der Funktionstüchtigkeit unmittelbar in das Steuerprogramm einer Maschine integriert werden kann.Of the The invention is therefore based on the object, a method for monitoring the functionality of electrically controllable actuators of the aforementioned type so that without further Expenditure of hardware monitoring circuits the monitoring of the functionality immediately can be integrated into the control program of a machine.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.to Solution of the problem is the invention by the Technical teaching of claim 1 characterized.

Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist, dass im digitalen Maschinensteuerprogramm ein Ausgangsprozess-Abbild erzeugt wird, in dem gleichzeitig beim Ansteuern des Aktors über einen Schaltausgang ein Zeitstempel bezüglich der Betätigung des Aktors erzeugt wird,
dass ferner im gleichen Maschinensteuerprogramm im Eingangs-Prozessabbild die Parameter des Aktors (wie z. B. Druck oder Fluss, Drehmoment, Ventilstellung) erfasst werden und im Ablaufprogramm implementiert werden und danach festgestellt wird, ob die geforderte Endstellung des Aktors erreicht wurde und bei Erreichung der Sollvorgabe ein weiterer Zeitstempel erzeugt wird und dass ferner aus der Differenz der beiden Zeitstempel die Schaltzeit ermittelt wird und in einer Einlernphase eine Vielzahl von Schaltzeiten in eine Datenbank eingespeichert werden und hieraus ein Mittelwert der Schaltzeiten erfasst wird, der über eine Plausibilitätsprüfung abgeprüft wird und nachfolgend ein Soll-Mittelwert und eine Bestimmung der Grenzwerte erfolgt, innerhalb der die Schaltzeiten liegen dürfen,
und dass ferner im Anschluss daran ein realer Maschinenbetrieb durchgeführt wird, bei dem wiederum auf der Basis der ermittelten Zeitstempel die Schaltzeiten ermittelt werden und mit den vorher erlernten Grenzwerten verglichen werden und dass bei Überschreitung der vorher ermittelten Grenzwerte ein Alarmausgang angesteuert wird.An essential feature of the present invention is that an output process image is generated in the digital machine control program in which a time stamp with respect to the actuation of the actuator is simultaneously generated when the actuator is actuated via a switching output,
that in the same machine control program in the input process image, the parameters of the actuator (such as pressure or flow, torque, valve position) are detected and implemented in the sequence program and then determined whether the required end position of the actuator has been reached and on reaching the setpoint another time stamp is generated and that further from the difference of the two timestamps the switching time is determined and in a training phase a variety of switching times are stored in a database and from this an average value of the switching times is detected, which is checked via a plausibility check and below a desired mean value and a determination of the limit values within which the switching times may be,
and that, subsequently, a real machine operation is performed, in turn, based on the timestamps determined the switching times are determined and compared with the previously learned limits and that when exceeding the previously determined limits, an alarm output is controlled.

Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass die Prüfroutinen und Erfassungsroutinen für die Erfassung der Schaltzeiten von Aktoren nun unmittelbar im Maschinensteuerprogramm selbst integriert sind.With the given technical teaching gives the essential advantage that the check routines and detection routines for the detection of the switching times of actuators now directly in the machine control program themselves are integrated.

Damit ist nach der Erfindung die Prüfroutine und die Erfassungsroutine integraler Bestandteil des Maschinensteuerprogramms, und es ist somit keine weitere Hardware mehr notwendig.In order to is according to the invention, the test routine and the detection routine integral part of the machine control program, and it is thus no further hardware necessary.

Wichtig hierbei ist, dass bei der Implementierung der Prüf- und Erfassungsroutinen unmittelbar im Maschinensteuerprogramm wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden. Es wird ein Zeitfehler, bedingt durch einen Jitter vermieden. Dies deshalb, weil bisher das Überwachungsprogramm als separates Programm außerhalb des Maschinensteuerprogramms ablief, und daraus entstand in Bezug zu den real geschalteten Aktoren ein Jitter und ein Zeitverzug, der das Messergebnis verfälschte.Important here is that in the implementation of the test and Detection routines immediately essential in the machine control program Advantages over the prior art can be achieved. A time error caused by a jitter is avoided. This because so far because the monitoring program as a separate Program ran out of machine control program, and this resulted in a jitter in relation to the real actuators and a time delay that falsified the measurement result.

Aus diesem Grund wäre es fehlerbehaftet, wenn man eine eigene Prüfroutine außerhalb des Maschinensteuerprogramms ablaufen ließe, weil dann die besagten Fehler aufgrund von Jitter und Zeitverzug entstehen würden und die mit diesen Fehlern behafteten Daten würden zu falschen Ergebnissen bei der Grenzwertüberwachung führen.For that reason, it would be buggy if one ran a separate test routine outside the machine control program, because then the said errors would arise due to jitter and time delay and the data associated with these errors would lead to false results in the limit monitoring.

Außerdem ist die Implementierung dieser Werte aus einer getrennt ablaufenden Prüfroutine in das Maschinensteuerprogramm mit Fehlern behaftet.Furthermore is the implementation of these values from a separately running one Check routine in the machine control program with errors afflicted.

Damit besteht der wesentliche Vorteil der Erfindung, dass der Zeitstempel, der am Ausgang des Steuerprogramms erzeugt wird, keine separate Überwachung benötigt. Ferner ist von Vorteil, dass das maschinenablauffähige Steuerprogramm nun die Messwerte selbst generiert und in seine Prüfroutinen mit einbezieht. Dadurch entsteht die vorher erwähnte Zeitverzögerung nicht mehr.In order to the essential advantage of the invention is that the time stamp, which is generated at the output of the control program, no separate monitoring needed. Furthermore, it is advantageous that the machine-executable Control program now generates the readings themselves and uses them in its test routines includes. This creates the aforementioned time delay no more.

Die Erfindung ist also dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Einlernphase durchgeführt wird, bei der z. B. über die Eingabe eines Benutzers Grenzwerte definiert werden, bei deren Überschreitung später ein Alarmausgang angesteuert werden soll.The Invention is thus characterized in that first a training phase is carried out at the z. B. over the input of a user limits are defined, when exceeded later an alarm output should be controlled.

Beispielsweise kann der Benutzer angeben, dass die eingegebenen Maschinenschaltzeiten maximal 10% vom eingelernten Wert abweichen dürfen.For example the user can specify that the entered machine switching times a maximum of 10% of the taught-in value may deviate.

Weichen diese Werte um einen Wert von z. B. 20% vom eingelernten Wert ab, soll eine Warnmeldung erzeugt werden, und bei Abweichung von z. B. 30% soll der Maschinenablauf gestoppt werden oder dergleichen.give way these values by a value of z. Eg 20% of the learned value, should a warning message be generated, and in case of deviation from z. B. 30%, the machine sequence should be stopped or the like.

Wichtig ist, dass in dieser Einlernphase auch Kenndaten erzeugt werden, die plausibel sind. Dass heißt, es sollen keine falschen Kenndaten eingelernt werden, sondern nur plausibel mögliche Kenndaten.Important is that characteristics are generated in this learning phase, which are plausible. That means there should not be any wrong ones Characteristics are taught, but only plausible possible Characteristics.

Im Laufe der Einlernphase erfolgt eine Bestimmung und Abspeicherung von beliebig vielen Werten der Schaltzeiten δt einer realen Maschine während des Einrichtbetriebes.in the During the training phase, a determination and storage takes place of any number of values of the switching times δt of a real one Machine during set-up operation.

Es wird dann die Häufigkeit und die Standardabweichung der δt-Werte errechnet, und diese Werte werden in einer Datenbank abgespeichert. Aus diesen errechneten Werten werden der Mittelwert und die Grenzwerte bestimmt.It then the frequency and the standard deviation of the Δt values calculated, and these values are stored in a database. Out these calculated values become the mean and limits certainly.

Nach dem Durchlauf des Einlernbetriebes kann auf den realen Maschinenbetrieb übergegangen werden.To The passage of the training operation can be transferred to the real machine operation become.

Der Einlernbetrieb wird aber nochmals wiederholt, wenn Teile in der Maschine ausgetauscht wurden oder Prozessparameter geändert wurden.Of the But learning operation is repeated again when parts in the Machine were exchanged or process parameters changed were.

Wenn diese Voraussetzungen des Austauschs von Teilen oder der Änderung von Prozessparametern nicht vorliegen, kann in den realen Maschinenbetrieb übergegangen werden.If these conditions of the exchange of parts or the change of process parameters are not present, can be transferred to the real machine operation become.

Während des realen Maschinenbetriebes erfolgt lediglich eine Erfassung der Schaltzeiten aufgrund der Ermittlung der beiden vorher erwähnten Zeitstempel, und die aktuell erfasste Schaltzeit wird nun mit den abgespeicherten Werten des Einlernbetriebes verglichen und geprüft, ob diese Schaltzeit innerhalb oder außerhalb der eingespeicherten Grenzwerte liegt.While the real machine operation takes place only a detection of Switching times based on the determination of the two previously mentioned timestamps, and the currently detected switching time is now stored with the Values of the training operation compared and checked whether this switching time inside or outside the stored Limits.

Liegen diese Werte außerhalb der abgespeicherten Grenzwerte, erfolgt eine Alarmmeldung mit einer oder mehrerer Alarmanzeigen, wie vorher erwähnt.Lie these values are outside the stored limits an alarm message with one or more alarm indications, as before mentioned.

Wichtig ist, dass beim realen Maschinenbetrieb lediglich nur noch die beiden Zeitstempel miteinander erfasst werden müssen, was zu einer außerordentlich geringen Rechenzeit und zu einer damit verbundenen minimalen Belastung des Programmablaufes bei der Maschinensteuerung führt.Important is that in real machine operation, only the two Timestamps must be captured together, resulting in a exceptionally low computation time and one with it associated minimum load of the program sequence in the machine control leads.

Hier zeigt sich der wesentliche Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Überwachungsroutinen, denn wenn man die Überwachungsroutine unmittelbar in den Maschinensteuerungsablauf integriert, entstehen keine Probleme mit der Zeitverzögerung, mit Jitter, und es ist außerdem viel billiger und schneller durchzuführen.Here shows the major advantage of the invention over well-known monitoring routines, because if you have the monitoring routine integrated directly into the machine control process no problems with the time delay, with jitter, and It is also much cheaper and faster to do.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.Of the Subject of the present invention does not arise only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims among themselves.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All in the documents, including the abstract Information and features, in particular the spatial shown in the drawings Training, are claimed as essential to the invention, as far as individually or in combination with the state of the art Technology is new.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.in the Below, the invention will be described with reference to only one embodiment illustrative drawings explained in more detail. in this connection go from the drawings and their description further essential to the invention Features and advantages of the invention.

Es zeigen:It demonstrate:

1: schematisierte Darstellung der Erfassung einer Ventilkennlinie in einer Datenbank 1 : Schematic representation of the detection of a valve characteristic in a database

2: schematisierte Darstellung der Erfassung von charakteristischen Motorparametern in einer Datenbank 2 : Schematic representation of the Erfas solution of characteristic engine parameters in a database

3: die Darstellung einer Kurvenschar, wie sie bei vielfacher Betätigung eines Aktors erfasst werden kann 3 : the representation of a family of curves, as it can be detected with multiple actuation of an actuator

4: die Darstellung der Gaußschen Verteilungskurve in Abhängigkeit von der Abweichung der Schaltzeiten in der Kurvenschar nach 3 4 : the representation of the Gaussian distribution curve as a function of the deviation of the switching times in the family of curves 3

5: der Programmablauf des Steuerungsprogramms der Maschine 5 : the program sequence of the control program of the machine

6: die Darstellung des inneren Teils des Programmablaufs mit dem Maschinenablauf-Programmteil 6 : The representation of the inner part of the program sequence with the machine sequence program part

7: die ausschnittweise Darstellung des Ausgangsprozess-Abbildes 7 : the fragmentary representation of the output process image

8: schematisiert in Funktionsblöcken den Ablauf der Einlernphase und des Maschinenbetriebes 8th : schematized in function blocks the course of the training phase and the machine operation

In 1 ist allgemein dargestellt, dass an einem elektromagnetisch betätigten Ventil eine Spannung angelegt wird, Das Eingangssignal 1 ist in 1 oben dargestellt. Bei Position 2 wird das Ventil betätigt und führt einen Hub aus, der bis zur Position 3 geht. Nach Erreichen des Endhubes ist das Ventil bei Position 4 beispielsweise in ständiger Offen- oder Schließstellung.In 1 is generally shown that a voltage is applied to an electromagnetically actuated valve, the input signal 1 is in 1 shown above. At position 2 the valve is actuated and executes a stroke that is up to the position 3 goes. After reaching the Endhubes the valve is in position 4 for example, in constant open or closed position.

Die darunter gezeichnete Abbildung zeigt den Hub des gleichen Ventils über die Zeit, wo erkennbar ist, dass bei Position 5 das Ventil beispielsweise auf 0 sitzt und im Bereich der ansteigenden Ventilhubkurve 7 bei Position 6 den vollen Hub ausgeführt hat.The figure below shows the stroke of the same valve over time, where it can be seen that at position 5 For example, the valve is seated at 0 and in the region of the rising valve lift curve 7 at position 6 has executed the full stroke.

Bei der Position 5 wird somit ein erster Zeitstempel T1 und bei der Position 6 ein zweiter Zeitstempel T2 erzeugt, und die Differenz aus diesen beiden Zeitstempeln wird als Ventilschaltzeit in die Datenbank 8 eingelesen und dort abgespeichert.At the position 5 Thus, a first time stamp T1 and at the position 6 a second time stamp T2 is generated, and the difference between these two time stamps is entered into the database as the valve switching time 8th read in and stored there.

In der Datenbank 8 findet gemäß 1 auch die statistische Auswertung der Ventilschaltzeiten statt, wie es nachfolgend noch näher anhand der 3 und 4 erläutert werden wird.In the database 8th takes place according to 1 also the statistical evaluation of the valve switching times instead, as will be explained in more detail below with reference to 3 and 4 will be explained.

Am Ausgang 9 der Datenbank 8 werden die Grenzwerte 10 ermittelt, in denen die Ventilschaltzeiten während des Maschinenbetriebes liegen dürfen. Eine gleichartige Darstellung ist in 2 dargestellt,At the exit 9 the database 8th become the limits 10 determined in which the valve switching times may be during machine operation. A similar representation is in 2 shown,

Es werden die Kenndaten eines Elektromotors 11 erfasst. Der Motorstrom 14 wird am Stator 12 abgegriffen, und der Rotor 13 wirkt mit einem Drehmomentengeber zusammen, so dass das Drehmoment 15 erfasst werden kann. Der Elektromotor 11 liegt an einer konstanten Last 16, so dass aus dem Motorstrom 14, dem Drehmoment 15 und der Drehzahl 17 eine charakteristische Motorenkennzahl erzeugt wird, die in die Datenbank 8 eingelesen wird und in der eine statische Auswertung stattfindet, wie sie nachfolgend anhand der 3 und 4 näher erläutert werden wird.It will be the characteristics of an electric motor 11 detected. The motor current 14 gets on the stator 12 tapped, and the rotor 13 interacts with a torque transducer so that the torque 15 can be detected. The electric motor 11 is at a constant load 16 , so out of the motor current 14 , the torque 15 and the speed 17 a characteristic engine code is generated, which in the database 8th is read in and takes place in a static evaluation, as described below with reference to 3 and 4 will be explained in more detail.

Die 3 zeigt bezogen auf das Ausführungsbeispiel nach 1 eine Kurvenschar 18 von Ventilschaltzeiten, wobei eine beliebige Anzahl von Ventilschaltzeiten aufgenommen wurde. Es ist erkennbar, dass der Mittelwert 19 der Ventilschaltzeiten erfasst wird und dass in 4 aufgrund dieses Mittelwertes 19 eine Gaußsche Verteilungskurve 20 der Ventilschaltzeiten gezeichnet werden kann.The 3 shows with respect to the embodiment according to 1 a group of curves 18 of valve switching times, wherein any number of valve switching times has been recorded. It can be seen that the mean 19 the valve switching times is detected and that in 4 because of this mean 19 a Gaussian distribution curve 20 the valve switching times can be drawn.

Es ist vorgesehen, dass die in Betrieb gewünschten Ventilschaltzeiten zwischen den Positionen 22 und 23 liegen sollen. Es deshalb eine bestimmte Standardabweichung nicht überschritten werden.It is envisaged that the desired in operation valve switching times between the positions 22 and 23 should lie. It therefore a certain standard deviation will not be exceeded.

Wenn jedoch die Ventilschaltzeiten auf der Gaußschen Verteilungskurve den Grenzwert 24 überschreiten, soll beispielsweise am Alarmausgang 38 ein Hinweis erzeugt werden. Überschreiten sie den Grenzwert 25, soll am Alarmausgang 38 eine Warnung erzeugt werden, und überschreiten sie den Grenzwert 26, soll am Alarmausgang 38 die Maschine z. B. stillgesetzt werden.However, if the valve switching times on the Gaussian distribution curve are the limit 24 should exceed, for example, at the alarm output 38 an indication will be generated. Exceed the limit 25 , should be at the alarm output 38 a warning will be generated and exceed the limit 26 , should be at the alarm output 38 the machine z. B. be shut down.

Wichtig ist die Implementierung der gesamten Erfassung der Kennzahlen im Maschinenablaufprogramm selbst, wie dies beim Programmablauf 27 in 5 dargestellt ist.It is important to implement the entire recording of the key figures in the machine sequence program itself, as in the program sequence 27 in 5 is shown.

In einem Eingangs-Prozessabbild 29 werden über eine Leitung 30 über eine Messschaltung 28 die physikalischen Größen, beispielsweise eines Endschalters oder Druckwerte oder andere Kennzahlen von Aktoren eingelesen. Am Ausgang des Eingangs-Prozessabbildes 29 geht der Prozesspfad 31 in ein Steuerprogramm 36 über, das Teil des Maschinen-Ablaufprogrammteils 34 ist.In an input process image 29 be over a line 30 via a measuring circuit 28 the physical variables, for example a limit switch or pressure values or other characteristic numbers of actuators are read. At the output of the input process image 29 goes the process path 31 into a control program 36 over, the part of the machine sequence program part 34 is.

Abzweigend von diesem Prozesspfad 31 ist ein Prozesspfad 32 vorgesehen, der in eine Prüfroutine 33 einläuft. Die Prüfroutine 33 prüft, ob der Aktor seinen Endwert erreicht hat und erzeugt bei Erreichung des Endwertes einen ersten Zeitstempel t2.Branching from this process path 31 is a process path 32 provided in a test routine 33 enters. The test routine 33 checks whether the actuator has reached its final value and generates a first time stamp t2 when the final value is reached.

Danach wird über den Prozesspfad 35 wieder in das Steuerprogramm 36 eingeleitet.After that it will go over the process path 35 back into the control program 36 initiated.

Im Steuerprogramm 36 findet die gesamte Ablaufsteuerung aufgrund von Maschinenbefehlen für die anzusteuernde Maschine statt. Eine solche Maschine ist beispielsweise eine Verpackungsmaschine, eine Kunststoffspritzgussmaschine oder beliebige andere Maschinen, die eine Vielzahl von Aktoren verwenden, deren Funktionstüchtigkeit überprüft werden muss.In the control program 36 the entire sequence control takes place on the basis of machine commands for the machine to be controlled. Such Machine is, for example, a packaging machine, a plastic injection molding machine or any other machines that use a variety of actuators whose operation must be checked.

Im Steuerprogramm wird beispielsweise berechnet, wann ein Aktor angesteuert und abgeschaltet werden soll und welche Beziehung diese Aktorbefehle zu den Ablaufbefehlen im Steuerprogramm zur Ansteuerung der übrigen Maschinenelemente haben sollen.in the For example, control program calculates when an actuator is driven and should be shut down and what relationship these actuator commands to the sequence commands in the control program to control the rest Should have machine elements.

Das Maschinensteuerprogramm steuert anhand der Eingangsparameter, des Betriebszustandes und entsprechend seines Ablaufprogrammes die Aktoren an.The Machine control program controls based on the input parameters, the Operating state and according to its sequence program, the actuators at.

Das Maschinensteuerprogramm übergibt über den Prozesspfad 40 die ermittelten Werte auf ein Ausgangsprozess-Abbild 41, welches im Wesentlichen aus zwei Funktionsbausteinen besteht. Der erste Funktionsbaustein ist der Speicher mit einem Prozessabbild, und der zweite Funktionsbaustein ist der Schaltausgang 43. Dieses Funktionsbild ist in 7 näher dargestellt. Dort ist erkennbar, dass der Prozesspfad 40 in den Ausgangsdatenspeicher 42 einläuft, in dem der Speicher mit dem Prozessabbild implementiert ist, und es werden dort Parameter vorgehalten, die besagen, dass beispielsweise das Ventil 1 eingeschaltet und das Ventil 2 ausgeschaltet werden soll.The machine control program transfers via the process path 40 the determined values on an output process image 41 , which consists essentially of two function blocks. The first function block is the memory with a process image, and the second function block is the switching output 43 , This function picture is in 7 shown in more detail. There it can be seen that the process path 40 in the output data memory 42 enters, in which the memory is implemented with the process image, and there are held parameters that say that, for example, the valve 1 switched on and the valve 2 should be turned off.

Am Ausgang des Ausgangsdaten-Speichers werden diese Daten auf einen Schaltausgang 43 geschaltet, der das Ventil 1 betätigt, ebenso wie das Ventil 2.At the output of the output data memory, these data are transferred to a switching output 43 Switched the valve 1 operated, as well as the valve 2 ,

Wichtig ist nun, dass im Bereich dieses Augangsprozess-Abbildes der zweite Zeitstempel t1 und t1' erzeugt wird.Important is now that in the area of this output process image the second Timestamp t1 and t1 'is generated.

Wichtig ist, dass der Zeitstempel gleichzeitig, d. h. ohne Zeitverzug und ohne systematischen Zeitfehler erzeugt wird, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist.Important is that the timestamp at the same time, d. H. without delay and is generated without systematic timing errors, which is an essential Advantage over the prior art.

Dem gemäß wird über die Schaltleitung 44 bzw. 44a unmittelbar das Ventil 1 oder Ventil 2 angesteuert.The according is via the switching line 44 respectively. 44a immediately the valve 1 or valve 2 driven.

Die Messschaltung 28 enthält einen zusätzlichen Zeitstempel, um den Zeitunterschied zwischen dem Eintreffen des Aktorsignals bei der Messschaltung 28 und der Ermittlung des Zeitstempels t2 in der Prüfroutine 33 zu berücksichtigen und so die Messgenauigkeit zu erhöhen.The measuring circuit 28 contains an additional timestamp to the time difference between the arrival of the actuator signal in the measuring circuit 28 and the determination of the time stamp t2 in the check routine 33 to take into account and thus to increase the accuracy of measurement.

Über eine Programmrücksprungschleife 45 wird der Maschinenablaufzyklus wieder von vorn begonnen, wie dies aus 5 erkennbar ist.About a program return loop 45 the machine drain cycle is started again from the beginning, like this 5 is recognizable.

Anhand der 8 wird nun erläutert, wie ein Einlernphase abläuft und dann ein realer Maschinenbetrieb stattfindet.Based on 8th It will now be explained how a teach-in phase runs and then a real machine operation takes place.

In der Einlernphase 46 werden zunächst plausible Kenndaten erzeugt. Hierzu können über den Bediener Grenzwerte eingegeben werden, die nicht überschritten werden dürfen.In the training phase 46 Initially, plausible characteristics are generated. For this purpose limit values can be entered via the operator which must not be exceeded.

Es handelt sich hierbei um prozentuale Grenzwerte und bevorzugt nicht um absolute Werte.It these are percent limits and are not preferred around absolute values.

In der Einlernphase wird gemäß dem Blockschaltbild nach 8 auch ein neues Ventil oder ein neuer Aktor eingelernt.In the teach-in phase, the block diagram is followed 8th also a new valve or a new actuator learned.

Im Laufe der Einlernphase werden dem gemäß plausible Kenndaten erzeugt, und die Plausibilität wird überprüft. Danach findet im zweiten Funktionsblock eine Bestimmung und Abspeicherung von beliebig vielen Werten der erfassten Kenndaten, z. B. der Schaltzeiten δt statt, und zwar einer realen Maschine im Einrichtbetrieb.in the During the training phase, this becomes plausible Characteristics generated, and the plausibility is checked. After that, a determination and storage takes place in the second function block from any number of values of the detected characteristic data, for. B. the switching times δt instead of a real machine in setup mode.

Danach wird die Häufigkeit der erfassten δt-Schaltzeiten und die Standardabweichung von den erfassten δt-Werten bestimmt. Diese Werte werden in der Datenbank 8 abgespeichert.Thereafter, the frequency of the detected Δt shift times and the standard deviation are determined from the detected Δt values. These values are in the database 8th stored.

Gleichzeitig werden diese Werte zur Bestimmung eines Mittelwertes und zur Bestimmung der Grenzwerte herangezogen. Auch diese Werte werden in der Datenbank 8 abgespeichert. Es kann nun gemäß dem Funktionspfad 47 der reale Maschinenbetrieb gestartet werden. Im realen Maschinenbetrieb reicht es jedoch aus, lediglich eine einzige Schaltzeit oder einen einzigen Parameter eines Aktors zu erfassen und diesen mit den abgespeicherten Werten zu vergleichen und zu bestimmen, ob er innerhalb oder außerhalb der prozentual vorgegebenen Grenzwerte liegt. Der Begriff „Erfassung eines einzigen Parameters" bezieht sich auf jeweils einen Maschinenzyklus.At the same time, these values are used to determine an average value and to determine the limit values. These values are also in the database 8th stored. It can now according to the function path 47 the real machine operation can be started. In real machine operation, however, it is sufficient to record only a single switching time or a single parameter of an actuator and to compare this with the stored values and to determine whether it is within or outside the percentage specified limits. The term "detection of a single parameter" refers to one machine cycle at a time.

Jeder erfasste Wert wird demgemäß pro Maschinenzyklus mit den abgespeicherten Werten verglichen; kommt es zu einer Überschreitung der eingegebenen Grenzwerte, wird über den Alarmausgang 38 eine entsprechende Alarmmeldung erzeugt.Each detected value is accordingly compared with the stored values per machine cycle; If the entered limit values are exceeded, the alarm output is activated 38 generates a corresponding alarm message.

Wichtig ist, dass die Überwachungsroutine 39 im realen Maschinenbetrieb genau im Maschinenablaufprogrammteil 34 angeordnet ist, wie er anhand der 5 erläutert wurde. Daher kommt es zu keinerlei Zeitverzögerung bei der Erfassung der Maschinendaten und bei deren Auswertung und Vergleich mit den abgespeicherten Grenzwerten.It is important that the monitoring routine 39 in real machine operation exactly in the machine program part 34 arranged as he is based on the 5 was explained. Therefore, there is no time delay in the acquisition of the machine data and their evaluation and comparison with the stored limits.

Wenn im realen Maschinenbetrieb ein Austausch von Teilen oder eine Änderung von Prozessparametern stattfindet, muss die Einlernphase erneut durchlaufen werden, wie dies in 8 dargestellt ist.If a replacement of parts or a change of process parameters takes place in real machine operation, the teach-in phase must be run again, as described in 8th is shown.

Die Grenzwerte ermöglichen es, dem Maschinenbetreiber kontinuierlich den Betriebszustand seiner Aktoren zu überwachen und entsprechend frühzeitig Servicemaßnahmen einzuleiten, um einen unerwünschten Maschinenausfall zu verhindern.The Limit values make it possible for the machine operator continuously to monitor the operating status of its actuators and accordingly early Initiate service measures to an unwanted Prevent machine failure.

Es werden deshalb die Ausfallzeiten von komplexen Maschinen wesentlich minimiert, weil bereits schon vorzeitig vor dem Versagen einzelner, überwachter Bauteile eine entsprechende Alarmmeldung erzeugt wird.It Therefore, the downtime of complex machines essential minimized because already prematurely before the failure of individual, supervised Components a corresponding alarm message is generated.

Damit ist eine bessere Verfügbarkeit auch von komplexen Maschinen gewährleistet. Die Serviceintervalle sind planbar, weil vorzeitig erkennbar ist, wann Bauteile versagen werden. Auch dies spart wiederum Vorbereitungszeit, weil Serviceintervalle schon frühzeitig planbar sind und entsprechende Ersatzteile bereits schon vorzeitig bestellt werden können.In order to is a better availability even of complex machines guaranteed. The service intervals are plannable, because It can be recognized early when components will fail. This too again saves preparation time, because service intervals early can be planned and corresponding spare parts already prematurely can be ordered.

11: Eingangssignal für Ventilinput for valve
22: Positionposition
33: Positionposition
44: Positionposition
55: Positionposition
66: Positionposition
77: Ventilhubvalve
88th: DatenbankDatabase
99: Ausgangoutput
1010: Grenzwertelimits
1111: Elektromotorelectric motor
1212: Statorstator
1313: Rotorrotor
1414: Motorstrommotor current
1515: Drehmomenttorque
1616: Lastload
1717: Drehzahl-ErfassungSpeed detection
1818: Kurvenscharcurves
1919: MittelwertAverage
2020: Gaußsche VerteilungskurveGauss distribution curve
2121: Häufigkeitsmaximumfrequency maximum
2222: Positionposition
2323: Positionposition
2424: Grenzwert (Hinweis)limit (Note)
2525: Grenzwert (Warnung)limit (Warning)
2626: Grenzwert (Fehler)limit (Error)
2727: Programm-Ablauf (Steuerprogramm)Program Sequence (Control program)
2828: Messschaltungmeasuring circuit
2929: Eingangs-ProzessabbildInput process image
3030: Leitungmanagement
3131: Prozesspfadprocess path
3232: Prozesspfadprocess path
3333: Prüfroutinetest routine
3434: Maschinen-Ablauf-ProgrammteilMachine sequence program part
3535: Prozesspfadprocess path
3636: Steuerprogrammcontrol program
3838: Alarmausgangalarm output
3939: Überwachungsroutinemonitor routine
4040: Prozesspfadprocess path
4141: Ausgangsprozess-AbbildOutput process image
4242: Ausgangsdaten-SpeicherOutput data storage
4343: Schalt-AusgangSwitching output
4444: Schaltleitung 44a switching line 44a
4545: Programm-RücksprungschleifeSubroutine return loop
4646: Einlernphaselearning phase
4747: Funktionspfadfunctional Group

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19602513 C1 [0002]

Claims

Method for monitoring the functioning of electrically controllable actuators by detecting and evaluating the characteristic electrical characteristics of the actuator, characterized in that the detection and evaluation of the characteristic features of the actuator by checking routines and detection routines, which are integrated directly in the machine control program for the control of the actuator itself.

Method according to claim 1, characterized in that that the check routine and the detection routine are more integral Part of the machine control program is.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the machine-executable control program the measured values generated to capture the characteristic features of the actuator itself and involves in its check routines.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the digital machine control program an output process image is generated in the same time Activation of the actuator via a switching output a time stamp is generated with respect to the actuation of the actuator, that also in the same machine control program in the input process image the parameters of the actuator (such as pressure or flow, torque, Valve position) are detected and implemented in the sequence program and then it is determined whether the required end position of the actuator has been reached and on reaching the target value further time stamp is generated and that further from the difference the two timestamps the switching time is determined.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that in a learning phase a plurality of switching times are stored in a database and from this an average of the switching times is detected, the over checked a plausibility check and subsequently a target mean and a determination of the Limits are set within which the switching times may be,

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a real machine operation performed in which, based on the timestamps determined, the switching times determined and compared with the previously learned limits and that when exceeding the previously determined Limit values an alarm output is triggered.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that first a learning phase is carried out at the z. B. via the input a user's limits are defined when they are exceeded later an alarm output should be controlled.

Method according to claim 7, characterized in that that during the training phase a determination and storage of any number of values of the switching times δt of a real one Machine is done during set-up, and that then the frequency and the standard deviation of the Δt values calculated, and these values are stored in a database, according to which the mean value and the limit values are determined from these calculated values become.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that during the real machine operation only a detection of the switching times due to the determination the two timestamps are made, and the currently detected switching times be compared with the stored values of the training operation and checks whether the respectively detected switching time within or outside the stored limits.

Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the method also for the monitoring of the motor current or the torque used becomes, where from the motor current or the torque statistical characteristic numbers be determined.

Device for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that in an input process image ( 29 ) via a measuring circuit ( 28 ) the physical quantities, for example of a limit switch or pressure values or other characteristic numbers of actuators can be read in, that at the output of the input process image ( 29 ) the process path ( 31 ) into a control program ( 36 ), the part of the machine sequence program part ( 34 ) is that branching from the first process path ( 31 ) is a second process path ( 32 ), which enters a test routine ( 33 ), which checks whether the actuator has reached its final value and, when the final value has been reached, generates a first time stamp (t2) that is transmitted via the process path ( 35 ) into the control program ( 36 ) can be introduced.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the machine control program via the process path ( 40 ) the determined values on an output process image ( 41 ) and that the process path ( 40 ) in the output data memory ( 42 ), in which the memory with the process image is implemented, and there the parameters for the functions of the actuators are kept.

Apparatus according to claim 11 or 12, since characterized in that in the region of the output process image, the second time stamp (t1 and t1 ') is generated.

Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the monitoring routine ( 39 ) in real machine operation in the machine sequence program part ( 34 ) is arranged.

Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the measuring circuit ( 28 ) contains an additional time stamp in order to determine the time difference between the arrival of the actuator signal in the measuring circuit ( 28 ) and the determination of the time stamp t2 in the test routine ( 33 ) and to increase the measuring accuracy.