DE102015007224B4

DE102015007224B4 - Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion entsprechend dem Betriebszustand eines Überwachungsgegenstandes

Info

Publication number: DE102015007224B4
Application number: DE102015007224.2A
Authority: DE
Inventors: Akimoto Shinji
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2035-06-04
Also published as: US20150365110A1; JP2016001780A; US9787330B2; JP6200381B2; DE102015007224A1; CN105320574B; CN105320574A

Abstract

Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion zum Codieren von Informationsdaten in Codewörter und zum Decodieren von Codewörtern in Informationsdaten unter Verwendung von Fehlerkorrekturcodes, mit automatischer Korrektur eines korrigierbaren Fehlers beim Decodieren, wobei die Steuerung aufweist:eine Zustandsüberwachungseinheit, welche den Zustand eines Überwachungsgegenstandes überwacht und Zustandsinformationen ausgibt;eine Korrekturratenberechnungseinheit, welche für einzelne Zustände eine Korrekturrate ausgibt; undeine Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit, welche eine Fehlerkorrekturcodegruppe hat einschließlich einer Mehrzahl von Fehlerkorrekturcodes gemäß einer Korrekturfähigkeitseinordnung, die entsprechend einem vorgegebenen Maßstab bestimmt ist, welche weiterhin Informationsdaten in Codewörter codiert und Codewörter in Informationsdaten decodiert durch Schalten der Fehlerkorrekturcodes, und welche bezüglich der Fehlerkorrektur Korrekturinformationen ausgibt, wobeidie Korrekturratenberechnungseinheit eine Korrekturinformationenentwicklungstabelle aufweist, welche die Zustandsinformationen und die Korrekturinformationen nach deren Verknüpfung abspeichert,die Korrekturratenberechnungseinheit eingerichtet ist, die Korrekturrate für den jeweiligen Zustand zu berechnen auf Basis von Zustandsinformation, die durch die Zustandsüberwachungseinheit ausgegeben ist, und von Korrekturinformation, die durch die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit ausgegeben ist, und der Korrekturinformationsentwicklungstabelle, und wobeidie Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit eingerichtet ist, die Fehlerkorrekturcodes entsprechend der Korrekturrate für die jeweiligen, von der Korrekturratenberechnungseinheit ausgegebenen Korrekturraten zu schalten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Steuerung mit einer Fehlerkorrekturfunktion, betreffend Speicherung und Kommunikation, zur Verbesserung der Zuverlässigkeit einer Vorrichtung/eines Systems durch automatische Fehlerkorrektur, und insbesondere eine Steuerung mit einer Fehlerkorrekturfunktion zum Einsatz in einer industriellen Vorrichtung oder einem System, welches auch korrekt arbeiten muss in harter Betriebsumgebung, verursacht beispielsweise durch Temperaturen, Vibrationen, Geräusche oder dergleichen, oder in einer Vorrichtung/einem System mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen, wie beispielsweise medizinischen, raumfahrttechnischen oder öffentlichen Systemen.
Zum Stand der Technik
Bekannt ist ein Fehlerkorrekturverfahren, welches automatisch einen Fehler unter Verwendung von Fehlerkorrekturcodes korrigiert, um die Datenzuverlässigkeit zu verbessern. Fehlerkorrekturcodes sind insbesondere in der Codierungstheorie untersucht worden und es wurden verschiedene Konfigurationen von Korrekturcodes mit unterschiedlichen Funktionen entwickelt, wie Korrekturcodes speziell für Fehlerhäufungen und Korrekturcodes mit lokal intensivierten Fehlerkorrekturfähigkeiten. Üblicherweise wird ein Fehlerkorrekturcode mit ausreichender Korrekturfähigkeit für einen angenommenen Fehler entworfen. Bei Maschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, werden aber zeitabhängige Fehler erzeugt aus Gründen, die im Zusammenhang stehen mit der Installationsumgebung und dem Betriebszustand und die Korrekturfähigkeiten werden unzureichend oder es werden Mittel vergeudet wenn nur ein Fehlercode verwendet wird.
Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Speicher vorgeschlagen zum Umschalten zwischen verschiedenen Fehlerkorrekturcodes mit verschiedenen Codierungseffizienzwerten, entsprechend Fehlerraten, die im Zusammenhang mit vom Fehlerkorrekturcode detektierten Fehlern bestimmt werden (z.B. japanische Patentveröffentlichung JP 2012-155737 A ).
Mit dem Fehlerkorrekturverfahren gemäß dem Stand der Technik wird aber die Korrekturfähigkeit allein aufgrund von Fehlerraten umgeschaltet und somit ist es nicht möglich, auf Korrekturfähigkeiten umzuschalten, die dem Zustand der Maschine entsprechen. Die Fehlerrate wird auf Basis der Detektion von nicht korrigierbaren Fehlern berechnet und somit kann ein Abschalten der Maschine aufgrund eines nicht korrigierbaren Fehlers nicht verhindert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der obigen Probleme ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Fehlerkorrekturverfahrens zur Überwindung von unzureichenden Korrekturfähigkeiten und zur Vermeidung von Mittelvergeudung durch sachgerechtes Umschalten der Fehlerkorrekturfähigkeiten bei Erzeugung von zeitabhängigen Fehlern aus Gründen, die mit der Installationsumgebung und dem Betriebszustand der Maschine zusammenhängen.
Eine Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Fehlerkorrekturfunktion, welche Informationsdaten in Codewörter codiert und Codewörter in Informationsdaten decodiert unter Verwendung von Fehlerkorrekturcodes, und die automatisch einen korrigierbaren Fehler beim Decodieren korrigiert.
Diese Steuerung weist die im Anspruch 1 definierten Merkmale auf. Aus dem Stand der Technik nach DE 100 01 395 A1 ist eine Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion bekannt zum Codieren von Informationsdaten in Codewörter und zum Decodieren von Codewörtern in Informationsdaten unter Verwendung von Fehlerkorrekturscode, mit automatischer Korrektur eines korrigierbaren Fehlers beim Decodieren.
Die Steuerung weist auf:

eine Zustandsüberwachungseinheit, welche den Zustand eines Überwachungsgegenstandes überwacht und Zustandsinformationen ausgibt, eine Korrekturratenberechnungseinheit, welche für einzelne Zustände eine Korrekturrate ausgibt und eine Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit, welche eine Fehlerkorrekturcodegruppe hat einschließlich einer Mehrzahl von Fehlerkorrekturcodes gemäß einer Korrekturfähigkeitseinordnung, die entsprechend einem vorgegebenen Maßstab bestimmt ist, welche weiterhin Informationsdaten in Codewörter codiert und Codewörter in Informationsdaten decodiert durch Schalten der Fehlerkorrekturcodes, und welche bezüglich der Fehlerkorrektur Korrekturinformationen ausgibt, dabei ist die Korrekturratenberechnungseinheit eingerichtet, die Korrekturrate für den jeweilligen Zustand zu berechnen auf Basis von Zustandsinformation, die durch die Zustandsüberwachungseinheit ausgegeben ist, und von Korrekturinformation, die durch die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit ausgegeben ist. Die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit ist eingerichtet, die Fehlerkorrekturcodes entsprechend der Korrekturrate für die jeweiligen, von der Korrekturratenberechnungseinheit ausgegebenen Korrekturraten zu schalten.

Die Korrekturratenberechnungseinheit hat eine Korrekturinformationentwicklungstabelle (historische Tabelle), um die Zustandsinformationen und die Korrekturinformationen nach Verknüpfung dieser Arten von Informationen zu speichern, und die eingerichtet ist, die Korrekturrate für die jeweiligen Zustände zu berechnen auf Basis der Zustandsinformation, wie von der Zustandsüberwachungseinheit ausgegeben, der Korrekturinformation, wie durch die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit ausgegeben, und der Korrekturinformationsentwicklungstabelle.
Die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit kann so eingerichtet sein, dass Codewörter auf Basis eines Fehlerkorrekturcodes der Fehlerkorrekturcodegruppe in Codewörter neu codiert werden können entsprechend einem anderen Fehlerkorrekturcode der Fehlerkorrekturcodegruppe.
Die Fehlerkorrekturcodegruppe kann Fehlerkorrekturcodes enthalten, deren Korrekturfähigkeit entsprechend der Anzahl von korrigierbaren Bits bei Zufallfehlern quantifiziert ist.
Die Fehlerkorrekturcodegruppe kann Fehlerkorrekturcodes enthalten, deren Korrekturfähigkeit entsprechend der Anzahl korrigierbarer Bits bei Fehlerhäufungen quantifiziert ist.
Die Fehlerkorrekturcodegruppe kann Fehlerkorrekturcodes enthalten, deren Korrekturfähigkeit quantifiziert ist auf Basis der Codierrate.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann aufweisen: eine Zustandsinformationserzeugungseinheit, welche den Messwert eines Sensors überwacht, der am Überwachungsgegenstand angebracht ist, prüft, ob der Messwert innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt oder nicht, und Zustandsinformation erzeugt bezüglich des ermittelten Ergebnisses; und eine Bereichswechseleinrichtung, welche den vorgegebenen Bereich wechselt.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann aufweisen: eine Zustandsinformationserzeugungseinheit, welche einen Programmzähler einer Steuerung einer Maschine überwacht, welche ein Steuerprogramm ausführt, und prüft, ob ein Wert des Programmzählers in einem vorgegebenen Programmblock liegt oder nicht, und welche Zustandsinformationen erzeugt entsprechend dem festgestellten Ergebnis; und eine Definitionsänderungseinheit, welche die Definition des vorgegebenen Programmblockes ändert.
Die Steuerung kann eine Fehlerkorrekturcode-Registrierungs-/Änderungseinheit aufweisen, welche einen Fehlerkorrekturcode in der Fehlerkorrekturcodegruppe registriert oder ändert.
Die Korrekturratenberechnungseinheit kann eingerichtet sein, die Korrekturrate für die jeweiligen Zustände entsprechend der Anzahl der korrigierten Bits in einer vorgegebenen Zeitspanne des jeweiligen Zustandes zu berechnen.
Die vorliegende Erfindung kann eine Steuerung bereitstellen mit einer Fehlerkorrekturfunktion zur Überwindung unzureichender Korrekturfähigkeiten und der Vergeudung von Ressourcen durch sachgerechte Umschaltung zwischen Fehlerkorrekturfähigkeiten entsprechend der Korrekturrate für jeweilige Zustände, wenn zeitabhängige Fehler erzeugt werden entsprechend der Installationsumgebung und dem Betriebszustand der Maschine.
Ein Fehlerkorrekturcode wird geändert in einen anderen mit hinreichender Korrekturfähigkeit entsprechend der Korrekturrate für die jeweiligen Zustände, wodurch die Korrekturfähigkeit verbessert werden kann bevor ein nicht korrigierbarer Fehler auftritt und weiterhin kann die Häufigkeit des Auftretens eines Systemausfalls aufgrund nicht korrigierbarer Fehler reduziert werden.
Figurenliste
Obige sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Blick auf die Figuren:

1 ist ein funktionales Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles einer Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß der Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der Zustandsüberwachungseinheit der Steuerung gemäß 1;
3 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der Korrekturratenberechnungseinheit der Steuerung gemäß 1;
4 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels der Berechnung der Fehlerrate auf Basis eines sequentiellen Betriebs, der ausgeführt wird durch die Korrekturratenberechnungseinheit der Steuerung gemäß 1;
5 zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Korrekturrate unter Verwendung der Korrekturentwicklungstabelle;
6 zeigt eine Korrekturinformationsentwicklungstabelle;
7 zeigt als Flussdiagramm den Betrieb der Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit der Steuerung gemäß 1; und
8 zeigt als Flussdiagramm ein Beispiel für den Fehlerkorrekturcode-Umschaltprozess, der durch die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit der Steuerung gemäß 1 ausgeführt wird.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE IM EINZELNEN
Ein Ausführungsbeispiel der Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß der Erfindung wird zunächst mit Blick auf das Blockdiagramm nach 1 näher beschrieben.
Die Steuerung 10 hat eine Zustandsüberwachungseinheit 11, welche den Zustand eines Überwachungsgegenstandes 20 überwacht, eine Korrekturratenberechnungseinheit 12, welche die Korrekturrate für jeweilige Zustände berechnet, und eine Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13, welche eine Codierung für Informationsdaten und eine Decodierung für codierte Daten ausführt.
Die Funktionen und der Betrieb jeder Komponente, welche die Steuerung 10 bildet, wird nun näher beschrieben.
Der Betrieb der Zustandsüberwachungseinheit 11 der Steuerung 10 gemäß 1 wird auf Basis des Flussdiagrammes gemäß 2 erläutert.
Die Zustandsüberwachungseinheit 11 gewinnt Informationen bezüglich eines Überwachungsgegenstandes 20 (Schritt S201) und analysiert den Zustand des Überwachungsgegenstandes 20 auf Basis der gewonnenen Informationen (Schritt S202). Sodann erzeugt die Zustandsüberwachungseinheit 11 eine Zustandsinformation entsprechend dem analysierten Zustand des Überwachungsgegenstandes 20 (Schritt S203) und gibt die erzeugte Zustandsinformation an die Korrekturratenberechnungseinheit 12 (Schritt S204).
Bei dem Überwachungsgegenstand 20 kann es sich zum Beispiel um eine Werkzeugmaschine handeln, in welche die Steuerung 10 integriert ist, und in diesem Fall kann die zu analysierende Information bezüglich des Überwachungsgegenstandes 20 beispielsweise Temperaturinformation sein, die von einem Temperatursensor gewonnen wird, der an der Werkzeugmaschine installiert ist. Wird die Temperaturinformation verwendet, analysiert die Zustandsüberwachungseinheit 11, in welchem Temperaturbereich (definiert entsprechend Temperaturschwellenwerten) die vom Temperatursensor gewonnene Temperatur liegt und erzeugt Zustände „hohe Temperatur“, „normale Temperatur“, und „tiefe Temperatur“ oder dergleichen als Zustandsinformation und gibt die erzeugte Zustandsinformation an die Korrekturratenberechnungseinheit 12.
Bei dem Überwachungsgegenstand 20 kann es sich um einen Prozessor handeln, welcher beispielsweise ein Steuerprogramm ausführt und die zu analysierende Information bezüglich des Zustandes des Überwachungsgegenstandes 20 kann in diesem Falle der Wert eines im Prozessor vorgesehenen Programmzählers sein. In diesem Falle analysiert die Zustandsüberwachungseinheit 11, welcher Programmblock ausgeführt wird entsprechend dem Wert des Programmzählers, der vom Überwachungsgegenstand gewonnen wird, und erzeugt einen Namen für den Programmblock als Zustandsinformation und gibt die so erzeugte Zustandsinformation in die Korrekturratenberechnungseinheit 12.
Bezüglich der Information, welche verwendet wird zur Analyse des Zustandes des Überwachungsgegenstandes 20, wie ein Schwellenwert bezüglich des Temperaturbereiches und eine Definition eines Programmblockes, kann vorgegebene Information eingesetzt werden, oder es können Mittel in die Steuerung integriert sein zum externen Einstellen von Informationen für die Analyse.
Bei einem solchen Aufbau kann eine Änderung des Installationsortes des Überwachungsgegenstandes 20 oder dergleichen durch Änderung der Einstellungen berücksichtigt werden.
Bei dem Überwachungsgegenstand 20 kann es sich auch um eine industrielle Vorrichtung/ein System handeln oder eine solche Vorrichtung bzw. System, für welche eine hohe Zuverlässigkeit erforderlich ist, wie beispielsweise medizinische, raumfahrttechnische oder öffentliche Systeme. Als Information zum Einsatz bei der Analyse des Zustandes des Überwachungsgegenstandes 20 können unterschiedliche Informationen herangezogen werden, welche die Vorrichtung bzw. das System beeinflussen, wie Vibrationen, Rauschen oder Strahlungsdosen.
Der Betrieb der Korrekturratenberechnungseinheit 12 der Steuerung 10 gemäß 1 wird nunmehr mit Blick auf das Flussdiagramm nach 3 näher beschrieben.
Wenn die Korrekturratenberechnungseinheit 12 die Korrekturinformation aus der Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 gewinnt (Schritt 301), gewinnt die Korrekturratenberechnungseinheit 12 die Zustandsinformation aus der Zustandsüberwachungseinheit 11 (Schritt S302) und berechnet die Korrekturrate für die jeweiligen Zustände entsprechend den gewonnenen Zustandsinformationen und der Korrekturinformationen, die von der Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 gewonnen werden (Schritt S303) und es erfolgt die Ausgabe der berechneten Korrekturrate für die jeweiligen Zustände an die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 (Schritt S304).
Nunmehr wird die Korrekturrate näher beschrieben.
Üblicherweise hat ein Fehlerkorrekturcode eine Korrekturfähigkeit, wobei die Anzahl der korrigierbaren bits T bits ist und wenn K bits von Informationsdaten in N bits von Codewörtern beim Codieren konvertiert werden, werden Fehler der Codewörter detektiert und beim Decodieren korrigiert, um so die Informationsdaten wiederherzustellen, und wenn die Fehlermenge T bits erreicht oder überschreitet, wird ein Ergebnis dahingehend ausgegeben, dass die Korrektur nicht möglich ist. Die Parameter der Korrekturfähigkeit von Fehlerkorrekturcodes sind beispielsweise die Anzahl der korrigierbaren Bits bei Fehlerhäufungen wenn solche auftreten, die Anzahl der korrigierbaren Bits bei Zufallsfehlern wenn solche auftreten, oder eine Codierrate, gegeben durch N/K.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Korrekturrate eingesetzt, also ein Parameter zu Anzeige des letzten Fehlererzeugungszustandes und dies ist verschieden von den oben erwähnten Parametern.
Die Korrekturrate ist definiert als ein Parameter zum Anzeigen des letzten Fehlererzeugungszustandes zu einem bestimmten Zeitpunkt unter Verwendung der Anzahl korrigierter Bits, die durch den Fehlerkorrekturcode korrigiert wurden.
Ein Beispiel für die Definition der Korrekturrate im Falle eines sequentiellen Rechners wird nun beschrieben.
Beträgt die Anzahl der fehlerkorrigierbaren bits eines Fehlerkorrekturcodes T bits, ist die Korrekturrate P in einem Zustand, in dem die Korrektur J-Mal ausgeführt worden ist (eine vorgegebene Anzahl), durch den nachfolgenden Ausdruck (1) definiert, in dem die Anzahl der Codewörter C_i, decodiert durch die jeweilige Korrektur (I=1, 2, .... J), und die jeweilige Anzahl der korrigierten Bits E_i (i=1, 2 ...J) sind. $\begin{matrix} P = \sum P_{i} \\ \frac{1}{P_{i}} = J \times 2^{T E_{i}} \times C_{i} \end{matrix}$
(J=2^k, wobei k eine ganze Zahl ist)
Dabei ist P_i eine Korrekturrate bezüglich der Korrektur zu einem Zeitpunkt, zu dem die Fehlerkorrektur erzeugt wird und die Korrekturrate P ist bestimmt als eine Summe über P_i, J-Mal.
Ist die Korrekturrate gemäß Gleichung (1) definiert, kann in einfacher Weise ein Rechner eingesetzt werden, der sequentiell die Korrekturrate berechnet unter Verwendung eines Zählers, einer Bit-Schiebeschaltung oder dergleichen. In diesem Falle können vorab berechnete Werte für P₁ bis P_J-1 verwendet werden.
Ein Beispiel der Berechnung der Korrekturrate unter Verwendung der Korrekturratenberechnungseinheit 12 mit sequentiellem Betrieb wird nunmehr mit Blick auf 4 näher beschrieben.
Die Tabelle gemäß 4 zeigt die Anzahl der korrigierten Bits bei jedem Decodierprozess der Codewörter, ausgeführt durch die Steuerung. Ist die Anzahl der korrigierten Bits 0, bedeutet dies, dass keine Korrektur erforderlich war, obwohl eine Decodierung für die Codewörter ausgeführt wurde. In diesem Beispiel wird die Korrekturrate für einen Zustand berechnet, in dem die Decodierung 10 Mal ausgeführt wurde. Weiter wird angesetzt, dass die Korrekturate berechnet wurde unter Verwendung von Korrekturinformation, die gewonnen wurde bei vorangehenden viermaligen Decodierungsprozessen, wobei die Anzahl der fehlerkorrigierbaren Bits T 3 ist.
Gemäß der Tabelle nach 4 wurde ein Bit im dritten Decodiervorgang korrigiert, zwei Bits wurden im fünften Decodiervorgang korrigiert, ein Bit wurde im siebten Decodiervorgang korrigert, und zwei Bits wurden im zehnen Decodiervorgang korrigiert. Wird die Korrekturrate unter Verwendung der Gleichung (1) auf Basis der Tabelle nach 4 berechnet, dann ist die Anzahl der decodierten Wörter, welche mit der jeweiligen Korrektur decodiert worden sind C₁=3, C₂=5-3=2, C₃=7-5=2 und C₄=10-7=3, und die Anzahl der korrigierten Bits ist E₁=1, E₂=2, E₃=1 bzw. E₄=2 und die Korrekturrate ist 5/32 ≅ 0,16, wie in den Ausdrücken gemäß 4 gezeigt ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die oben erläuterte Korrekturrate für jeden Zustand der eingenommen werden kann berechnet entsprechend der Zustandsinformation.
Mit anderen Worten: ist n die Anzahl s der möglichen Zustände (s ∈ S, S = {s₁ ...s_n}) und wird ein Fehlerkorrekturcode verwendet, bei dem die Anzahl der fehlerkorrigierbaren Bits T_s ist, dann ist die Korrekturrate P_s zu dem Zeitpunkt, zu dem die Korrektur das J_s-te Mal ausgeführt wird (eine vorgegebene Anzahl von Ausführungen) definiert wie folgt $\begin{matrix} P_{s} = \sum P_{n} \\ \frac{1}{P_{s i}} = J_{s} \times 2^{T_{s} E_{s i}} \times C_{s i} \end{matrix}$
(J_s = 2^k, wobei k eine ganze Zahl ist)
Wobei C_si (si = 1 ...J_s) die Anzahl der codierten Wörter, die durch die jeweilige Korrektur dekodiert worden sind, ist, und E_si (si = 1 ...J_s) die Anzahl der korrigierten Bits der korrigierten Codewörter ist.
Zur Korrektur der Korrekturrate bezüglich der jeweiligen Zustände, kann die Korrekturratenberechnungseinheit 12 eine arithmetische Schaltung für die jeweiligen Zustände aufweisen.
Ein anderes Beispiel für die Bestimmung der Korrekturrate verwendet die aufgezeichnete Korrekturentwicklung (Korrekturhistorie). Wird ein Fehlerkorrekturcode verwendet, bei dem die Anzahl der korrigierbaren Bits T ist, dann ist die Korrekturrate P zum Zeitpunkt bei Ausführung der Korrektur das J-te Mal definiert durch den nachfolgenden Ausdruck (3) $P = \frac{\sum \frac{E_{i}}{C_{i} \times T}}{J}$
wobei C_i (i = 1, 2, ..., J) die Anzahl der codierten Wörter ist, welche durch die jeweilige Korrektur decodiert worden sind, und E_i (i = 1, 2, ..., J) die Anzahl der in jedem Einzelfall korrigierten Bits ist.
Für J, was die vorgegebene Ausführungsanzahl bestimmt, kann im Voraus definierte Information verwendet werden oder es kann in die Steuerung eine Einrichtung integriert sein, mit welcher J von extern eingebbar ist. Durch einen solchen Aufbau kann eine Änderung des Installationsortes des Überwachungsgegenstandes 20 oder dergleichen durch Änderung der Einstellungen gehandhabt werden.
5 zeigt ein Beispiel für die Berechnung der Korrekturrate wenn diese so definiert ist.
Die Tabelle gemäß 5 zeigt eine Korrekturentwicklung (Korrekturhistorie), bei der die Anzahl der korrigierten Bits bei jedem in der Steuerung durchgeführten Decodiervorgang von kodierten Wörtern aufgezeichnet ist. Ist die Anzahl der korrigierten Bits gleich 0, bedeutet dies, dass keine Korrektur erforderlich war, obwohl für die codierten Wörter der Decodiervorgang durchgeführt wurde. Bei diesem Beispiel wird die Korrekturrate auf Basis der Korrekturentwicklung (Korrekturhistorie) in einer Stufe berechnet, in der die Dekodierung zehn Mal ausgeführt wurde. Dabei wird die Korrekturrate berechnet unter Verwendung von Korrekturinformation, die gewonnen wird bei den vorangehenden vier Decodiervorgängen, wo die Anzahl der fehlerkorrigierbaren Bits T3 beträgt.
Gemäß der Tabelle in 5 wurde ein Bit korrigiert im dritten Decodiervorgang, zwei Bits wurden korrigiert im fünften Decodiervorgang, ein Bit wurde korrigiert im siebten Decodiervorgang, und zwei Bits wurden korrigiert im zehnten Decodiervorgang. Wird die Korrekturrate gemäß der Tabelle von 5 unter Verwendung des Ausdruckes (1) berechnet, dann ist die Anzahl der dekodierten Codewörter, die mit der jeweiligen Korrektur dekodiert worden sind, C₁=3, C₂=5-3=2, C₃=7-5=2 und C₄= 10-7=3, und die Anzahl der korrigierten Bits ist E₁=1, E₂=2, E₃=1 bzw. E₄=2 und die Korrekturrate beträgt 5/24 ≅ 0,21, wie der Ausdruck gemäß 5 zeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die oben erläuterte Korrekturrate für jeden aufgrund der Zustandsinformation möglichen Zustand berechnet. Mit anderen Worten: sind n Zustände s (s∈S, S = {s₁ ... s_n}) entsprechend der Zustandsinformation möglich und werden Fehlerkorrekturcodes, bei denen die Anzahl der korrigierbaren Bits T_s ist, verwendet, dann ist die Korrekturrate P_s definiert durch die nachfolgende Gleichung (4) zum Zeitpunkt, zu dem die Korrektur das J_s-te Mal ausgeführt wird: $P_{s} = \frac{\sum \frac{E_{s i}}{C_{s i} \times T_{s}}}{J_{s}}$
Dabei bezeichet C_si (si= 1 ... J_s) die Anzahl der codierten Wörter, welche mit der jeweiligen Korrektur decodiert worden sind, und E_si (si=1 ... J_s) bezeichnet die Anzahl der korrigierten Bits der korrigierten Codewörter.
Zur Berechnung der Korrekturrate der jeweilige Zustände verknüpft die Korrekturratenberechnungseinheit 12 die von der Zustandsüberwachungseinheit 11 gewonnene Zustandsinformation mit der von der Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 gewonnenen Korrekturinformation und speichert und verarbeitet diese Information als Korrekturentwicklung (Korrekturhistorie) gemäß der Korrekturinformationsentwicklungstabelle und wenn die Korrekturrate für die jeweiligen Zustände berechnet wird, berechnet die Korrekturratenberechnungseinheit 12 die Korrekturrate für die jeweiligen Zustände durch Extraktion der mit dem speziellen Zustand verknüpften Korrekturentwicklung entsprechend der Korrekturinformationsentwicklungstabelle.
Handelt es sich zum Beispiel bei der gewinnbaren Zustandsinformation um „hohe Temperatur, normale Temperatur, tiefe Temperatur“ und gewinnt die Korrekturratenberechnungseinheit 12 Korrekturinformationen von der Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13, gewinnt die Korrekturratenberechnungseinheit 12 aus der Zustandsüberwachungseinheit 11 die Zustandsinformation (hohe Temperatur, normale Temperatur, tiefe Temperatur) des Überwachungsgegenstandes zum Zeitpunkt der Gewinnung der Korrekturinformation und speichert die Zustandsinformation in der Korrekturinformationsentwicklungstabelle. Die Korrekturentwicklung wird gemäß 6 in der Korrekturinformationsentwicklungstabelle gespeichert. Zur Berechnung der Korrekturrate für den Fall, dass die Zustandsinformation in der Korrekturinformationsentwicklungstabelle gemäß 6 den Zustand mit hoher Temperatur anzeigt, wird die Korrekturentwicklung, in welcher der Zustand mit hoher Temperatur aufgezeichnet ist, aus der Korrekturinformationsentwicklungstabelle extrahiert und die extrahierte Korrekturentwicklung wird in die obige Gleichung eingesetzt, um so die Korrekturrate zu berechnen.
7 ist ein Flussdiagramm des Ablaufs in der Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 gewinnt die Korrekturrate der jeweiligen Zustände aus der Korrekturratenberechnungseinheit 12 (Schritt S701), wählt auf Basis der für die jeweiligen Zustände gewonnenen Korrekturrate einen am besten angepassten Fehlerkorrekturcode aus der Fehlerkorrekturcodegruppe und schaltet auf diesen Fehlerkorrekturcode um (Schritt S702). Sodann führt die Fehlerkorrekturvearbeitungseinheit 13 einen Codierprozess bezüglich der Informationsdaten in Codewörter und einen Decodierprozess von den Codewörtern in Informationsdaten aus, und zwar auf Basis des Fehlerkorrekturcodes, in den in Schritt S702 umgeschaltet worden ist (Schritt S703).
Wird das Decodierverfahren der codierten Wörter durchgeführt, gibt die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 die entsprechende Korrekturinformation aus. Beim Decodierverfahren der codierten Wörter enthält die Korrekturinformation Informationen bezüglich der Anzahl der beim Korrigieren korrigierten Bits wenn eine solche Korrektur an den codierten Wörtern durchgeführt worden ist. Die ausgegebene Korrekturinformation wird in der Korrekturratenberechnungseinheit 12 verwendet zur Berechnung der Korrekturrate für die jeweiligen Zustände.
Die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 hat eine Fehlerkorrekturcodegruppe einschließlich einer Mehrzahl voneinander verschiedener Fehlerkorrekturcodes, die hinsichtlich ihrer Korrekturfähigkeit eingeordnet sind, wobei die Korrekturfähigkeit gemäß einem vorgegebenen Maßstab bestimmt ist. Die Fehlerkorrekturcodes enthalten Programme zum Codieren der Informationsdaten in codierte Wörter und zum Decodieren der codierten Wörter in Informationsdaten, sowie die für die Abarbeitung des Programms erforderlichen Einstellwerte. Jeder Fehlerkorrekturcode wird zusammen mit einem Parameter verarbeitet, welcher die Korrekturfähigkeit dieses Fehlerkorrekturcodes angibt und bei Umschalten des Fehlerkorrekturcodes wird dieser Parameter berücksichtigt, sodass der eingeschaltete Fehlerkorrekturcode eine Korrekturfähigkeit hat, die für den Zustand des Überwachungsgegenstandes 20 am besten geeignet ist. Der die Korrekturfähigkeit anzeigende Parameter des Fehlerkorrekturcodes kann entsprechend der Anzahl der statistisch korrigierbaren Bits, der Anzahl der korrigierbaren Bits bei Signalfolgefehlern, oder beispielsweise entsprechend der Codierrate quantifiziert werden. Bei dem Fehlerkorrekturcode kann es sich zum Beispiel um einen BCH-Code handeln (Binary-Codes-Hexadecimalcode), einen Reed-Solomon-Code oder einen anderen Korrekturcode handeln.
Für die Fehlerkorrekturcodes der Fehlerkorrekturcodegruppe, können vorab programmierte, in der Vorrichtung gespeicherte Codes eingesetzt werden oder auch Einrichtungen zum externen Eingeben und Einstellen der Fehlerkorrekturcodes können in die Steuerung involviert sein, wie etwa ein Aktualisieren der Fehlerkorrekturcodes über ein Netzwerk. Mit einer solchen Konfiguration ist eine Änderung des Installationsortes des Überwachungsgegenstandes 20 oder dergleichen möglich durch Änderung der Einstellungen.
Gewinnt die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 die Korrekturrate für den jeweiligen Zustand aus der Korrekturratenberechnungseinheit 12, berücksichtigt die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 den Parameter des Fehlerkorrekturcodes entsprechend dem gewonnenen Wert der Korrekturrate für die jeweiligen Zustände und schaltet auf einen besser geeigneten Fehlerkorrekturcode um.
Ein Beispiel für das Umschalten des Fehlerkorrekturcodes bei diesem Ausführungsbeispiel wird mit Blick auf das Flussdiagramm gemäß 8 näher beschrieben.
Die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 vergleicht die Korrekturrate des jeweiligen Zustandes, welcher von der Korrekturratenberechnungseinheit 12 gewonnen wurde, mit einem vorgegebenen Schwellenwert P_H, der vorab eingestellt wurde (Schritt S801), und überschreitet die Korrekturrate für den jeweiligen Zustand den vorgegebenen Schwellenwert P_H, berücksichtigt die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 den Parameter des Fehlerkorrekturcodes und schaltet den Fehlerkorrekturcode auf einen Code, der eine höhere Korrekturfähigkeit hat (Schritt S802). Überschreitet die Korrekturrate für den jeweiligen Zustand nicht den vorgegebenen Schwellenwert P_H, vergleicht die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 die Korrekturrate für den jeweiligen Zustand mit einem vorgegebenen Schwellenwert P_L, der eingestellt wurde (Schritt S803) und liegt die Korrekturrate für den jeweiligen Zustand unter dem vorgegebenen Schwellenwert P_L, berücksichtigt die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 den Parameter des Fehlerkorrekturcodes und schaltet den Fehlerkorrekturcode auf einen Code um, der eine geringere Korrekturfähigkeit hat (Schritt S804).
Aus obiger Gleichung (2) ergibt sich, dass ein Anstieg der Korrekturrate für die jeweiligen Zustände bedeutet, dass der Wert der Anzahl der Codewörter, welche durch Korrektur decodiert wurden (C_si) kleiner wird (Anstieg der Fehlerhäufigkeit), oder dass der Wert der Anzahl der korrigierten Bits der korrigierten Codewörter (E_si) größer wird (Anstieg der Anzahl der Fehlerbits). Die Erzeugung eines solchen Zustandes bedeutet, dass die Betriebsumgebung des Überwachungsgegenstandes 20 schwieriger (härter) geworden ist und es kann die Erzeugung von nicht korrigierbaren Fehlern, welche einen Ausfall des Systems zur Folge hätten, dadurch verhindert werden, dass der Fehlerkorrekturcode umgeschaltet wird auf einen Code mit einer höheren Korrekturfähigkeit, und zwar im Voraus. Eine Verringerung der Korrekturrate für die jeweiligen Zustände bedeutet andererseits, dass die Fehlerrate der Codewörter abgenommen hat und dann kann eine übermäßige Nutzung der Ressourcen für die Fehlerkorrektur dadurch vermieden werden, dass der Fehlerkorrekturcode in einen Code umgeschaltet wird, der eine geringere Korrekturfähigkeit hat.
Der Schwellenwert für die Korrekturraten der jeweiligen Zustände zum Umschalten der Fehlerkorrekturcodes kann in geeigneter Weise von extern eingestellt werden. Die Bereitstellung solcher Mittel ermöglicht die Einstellung der Zeitfolge für das Umschalten der Fehlerkorrekturcodes in Abhängigkeit von der Situation bezüglich der Arbeitsumgebung oder dergleichen.
Bezüglich der Einordnung (Einstufung) der Korrekturfähigkeiten der Fehlerkorrekturcodegruppe können auch Mittel vorgesehen sein zum Überschreiben der Einordnung von Extern. Die Bereitstellung solcher Mittel ermöglicht Feineinstellungen, sodass ein besserer Fehlerkorrekturcode in Abhängigkeit von der Situation der Betriebsumgebung ausgewählt werden kann.
Für das Umschalten der Fehlerkorrekturcodes kann die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit 13 eine Funktion haben zum erneuten Codieren der Codewörter, welche vor dem Umschalten unter Verwendung des Fehlerkorrekturcodes codiert worden sind, in Fehlerkorrekturcodes nach dem Umschalten.
Eine Steuerung mit einer derartigen Fehlerkorrekturfähigkeit kann eingesetzt werden zur Fehlerkorrektur bei Daten eines Speichers, der in einer Werkzeugmaschine oder einer Steuerung eingesetzt wird, wenn z.B. die Werkzeugmaschine als Beobachtungsgegenstand 20 eingesetzt wird und die Temperaturinformation als Zustandsinformation genommen wird, wie oben erläutert ist. In einer solchen Situation können die Fehlerkorrekturcodes so umgeschaltet werden, dass sie angepasst sind an eine sich verschlechternde Umgebung aufgrund eines Temperaturanstiegs.
Eine Steuerung mit einer solchen Fehlerkorrekturfähigkeit kann auch zur Fehlerkorrektur eines Steuerprogrammes eingesetzt werden, welches in ein ROM mit Fehlerkorrekturfunktion eingeschrieben ist wenn ein das Steuerprogramm ausführender Prozessor als Überwachungsgegenstand 20 eingesetzt wird und wenn die Steuerung der Maschine bei der Ausführung einen Programmblocknamen beispielsweise als Zustandsinformation verwendet. In einem solchen Fall ist ein erneutes Codieren möglich durch Umschalten der Fehlerkorrekturcodes entsprechend der Korrekturrate für jeden Programmblock bei wiederholter Ausführung des Steuerprogrammes.
Die Steuerung gemäß dem Ausführungsbeispiel kann nicht nur für eine Fehlerkorrektur in einem Speicher eingesetzt werden, sondern auch für die Datenverarbeitung bei der Kommunikation.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wurde oben mit Blick auf eine Steuerung mit einer Fehlerkorrekturfähigkeit beschrieben, jedoch können die oben gezeigten Verfahren auch als Programm bereitgestellt werden oder in Form eines mit einem Rechner auslesbaren Mediums, auf dem das Programm gespeichert ist. Dann können die obigen Verfahren durch den Rechner ausgeführt werden, der das Programm ausliest und ausführt. Die Bezeichnung „mit einem Rechner auslesbares Medium“ bezieht sich hier zum Beispiel auf eine magnetische Scheibe, eine magnetooptische Scheibe, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, einen Halbleiterspeicher oder dergleichen. Das Computerprogramm kann zum Beispiel über eine Verbindung in einen Computer eingespielt werden und der das Programm empfangende Computer kann das Programm ausführen.

Claims

Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion zum Codieren von Informationsdaten in Codewörter und zum Decodieren von Codewörtern in Informationsdaten unter Verwendung von Fehlerkorrekturcodes, mit automatischer Korrektur eines korrigierbaren Fehlers beim Decodieren, wobei die Steuerung aufweist: eine Zustandsüberwachungseinheit, welche den Zustand eines Überwachungsgegenstandes überwacht und Zustandsinformationen ausgibt; eine Korrekturratenberechnungseinheit, welche für einzelne Zustände eine Korrekturrate ausgibt; und eine Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit, welche eine Fehlerkorrekturcodegruppe hat einschließlich einer Mehrzahl von Fehlerkorrekturcodes gemäß einer Korrekturfähigkeitseinordnung, die entsprechend einem vorgegebenen Maßstab bestimmt ist, welche weiterhin Informationsdaten in Codewörter codiert und Codewörter in Informationsdaten decodiert durch Schalten der Fehlerkorrekturcodes, und welche bezüglich der Fehlerkorrektur Korrekturinformationen ausgibt, wobei die Korrekturratenberechnungseinheit eine Korrekturinformationenentwicklungstabelle aufweist, welche die Zustandsinformationen und die Korrekturinformationen nach deren Verknüpfung abspeichert, die Korrekturratenberechnungseinheit eingerichtet ist, die Korrekturrate für den jeweiligen Zustand zu berechnen auf Basis von Zustandsinformation, die durch die Zustandsüberwachungseinheit ausgegeben ist, und von Korrekturinformation, die durch die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit ausgegeben ist, und der Korrekturinformationsentwicklungstabelle, und wobei die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit eingerichtet ist, die Fehlerkorrekturcodes entsprechend der Korrekturrate für die jeweiligen, von der Korrekturratenberechnungseinheit ausgegebenen Korrekturraten zu schalten.
Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß Anspruch 1, wobei die Fehlerkorrekturverarbeitungseinheit so eingerichtet ist, dass Codewörter, basierend auf einem Fehlerkorrekturcode der Fehlerkorrekturcodegruppe, neu codiert werden können in Codewörter entsprechend einem anderen Fehlerkorrekturcode der Fehlerkorrekturcodegruppe.
Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Fehlerkorrekturcodegruppe Fehlerkorrekturcodes enthält, deren Korrekturfähigkeit entsprechend der Anzahl der statistisch auftretenden, fehlerkorrigierbaren Bits quantifiziert ist.
Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Fehlerkorrekturcodegruppe Fehlerkorrekturcodes enthält, deren Korrekturfähigkeit entsprechend der Anzahl der fehlerkorrigierbaren Bits in einer Signalfolge quantifiziert ist.
Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Fehlerkorrekturcodegruppe Fehlerkorrekturcodes enthält, deren Korrekturfähigkeit entsprechend einer Codierrate quantifiziert ist.
Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Zustandsüberwachungseinheit folgendes aufweist: eine Zustandsinformationserzeugungseinheit, welche einen Messwert eines Sensors überwacht, der an einem Überwachungsgegenstand angebracht ist, prüft, ob der Messwert in einem vorgegebenen Bereich liegt oder nicht, und Zustandsinformationen erzeugt entsprechend dem Prüfergebnis; und eine Bereichsänderungseinheit, welche den vorgegebenen Bereich ändern kann.
Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Zustandsüberwachungseinheit aufweist: eine Zustandsinformationserzeugungseinheit, welche einen Programmzähler einer Steuerung einer Maschine überwacht, welche ein Steuerprogramm ausführt, prüft, ob ein Wert des Programmzählers in einem vorgegebenen Programmblock liegt oder nicht, und Zustandsinformationen entsprechend dem Prüfergebnis erzeugt; und eine Bestimmungsänderungseinheit, welche die Definition des vorgegebenen Prüfblocks ändern kann.
Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuerung eine Registrierungs-/Änderungseinheit bezüglich der Fehlerkorrekturcodes aufweist, welche einen Fehlerkorrekturcode in der Fehlerkorrekturcodegruppe registriert oder ändert.
Steuerung mit Fehlerkorrekturfunktion gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Korrekturratenberechnungseinheit eingerichtet ist, die Korrekturrate für die jeweiligen Zustände auf Basis der Anzahl der korrigierten Bits in einem vorgegebenen Zeitintervall bezüglich des jeweiligen Zustandes zu berechnen.