DE102018205311A1

DE102018205311A1 - Diagnoseeinrichtung, System und Verfahren

Info

Publication number: DE102018205311A1
Application number: DE102018205311.1A
Authority: DE
Inventors: Jan Reich; Holger Steltner; Uwe Leonhardt
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-10-10
Also published as: US20190310157A1; US11243133B2; CN110360184A; CN110360184B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Diagnoseeinrichtung (1) für einen fluidischen Aktor (6), insbesondere einen fluidischen Ventilantrieb, der ein in verschiedene Stellungen (x1, x2, xp1, xp2) versetzbares Stellglied (15) aufweist, wobei die Diagnoseeinrichtung (1) ausgebildet ist für eine erste Stellung (x1) des Stellglieds (15) einen ersten Losbrechdruck-Messwert (pi1) bereitzustellen. Die Diagnoseeinrichtung ist ferner ausgebildet, basierend auf dem ersten Losbrechdruck-Messwert (pi1) und einer in der Diagnoseeinrichtung (1) hinterlegten Losbrechdruck-Referenzinformation (pri) einen ersten Losbrechdruck-Prognosewert (pp1) für eine von der ersten Stellung (x1) verschiedene erste Prognose-Stellung (xp1) des Stellglieds (15) zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Diagnoseeinrichtung für einen fluidischen Aktor, insbesondere einen fluidischen Ventilantrieb. Der fluidische Aktor umfasst ein in verschiedene Stellungen versetzbares Stellglied. Die Diagnoseeinrichtung ist ausgebildet, für eine erste Stellung des Stellglieds einen ersten Losbrechdruck-Messwert bereitzustellen.
Um das Stellglied in Bewegung zu versetzen, wird der fluidische Aktor mit einem Arbeitsdruck beaufschlagt. Derjenige Druckwert des Arbeitsdrucks, bei dem sich das Stellglied aus einer Ruhelage heraus beginnt zu bewegen, wird als Losbrechdruck bezeichnet. Mit dem Begriff „Losbrechdruck-Messwert“ ist insbesondere ein tatsächlich erfasster Losbrechdruck gemeint.
Ein Losbrechdruck-Messwert eines fluidischen Aktors kann beispielsweise zu dem Zweck erfasst werden, um daraus auf einen Verschleißzustand des fluidischen Aktors zu schließen. Bei Verschleiß des fluidischen Aktors kann sich beispielsweise ein Reibungskoeffizient des fluidischen Aktors verändern, insbesondere steigen, wodurch sich wiederum der Losbrechdruck-Messwert des fluidischen Aktors verändert. Ein veränderter Losbrechdruck-Messwert kann folglich ein Indiz dafür sein, dass ein bestimmter Verschleißzustand vorliegt.
Der Losbrechdruck-Messwert wird zweckmäßigerweise für die Stellung bestimmt, an der sich das Stellglied momentan befindet; d.h., die vorgenannte erste Stellung des Stellglieds ist insbesondere die aktuelle Stellung und/oder eine tatsächlich eingenommene Stellung des Stellglieds. Die erste Stellung kann auch als erste Mess-Stellung bezeichnet werden.
Die DE 10 2016 200 924 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen eines Verschleißzustands einer fluidisch angetriebenen Arbeitsvorrichtung mit zwei Druckkammern und einem Arbeitsglied, das mittels Druckbeaufschlagung der Druckkammern zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung bewegbar ist. Eine Druckdifferenz zwischen den Druckkammern wird erhöht und ein Druckwert wird erfasst, wenn eine Stellungsänderung des Arbeitsglieds erfasst wird. Ein Verschleißzustand wird gemäß dem erfassten Druckwert bestimmt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die eingangs genannte Diagnoseeinrichtung so zu modifizieren, dass in effizienter Weise eine umfassendere Aussage über den Zustand des fluidischen Aktors getroffen werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Erfindungsgemäß ist die Diagnoseeinrichtung ausgebildet, basierend auf dem ersten Losbrechdruck-Messwert und einer in der Diagnoseeinrichtung hinterlegten Losbrechdruck-Referenzinformation einen ersten Losbrechdruck-Prognosewert für eine von der ersten Stellung verschiedene erste Prognose-Stellung des Stellglied zu bestimmen.
Als „Prognose-Stellung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Stellung bezeichnet werden, an der sich das Stellglied momentan nicht befindet und/oder eine Stellung, die von dem Stellglied (zur Bestimmung des Losbrechdruck-Prognosewerts) nicht tatsächlich eingenommen wird.
Der Losbrechdruck-Prognosewert ist insbesondere eine Schätzung dafür, wie hoch der Arbeitsdruck sein muss, um das Stellglied 15 aus der Prognose-Stellung heraus in Bewegung zu versetzen.
Die Diagnoseeinrichtung bestimmt also - zusätzlich zum ersten Losbrechdruck-Messwert an der ersten Stellung - den Losbrechdruck-Prognosewert an der ersten Prognose-Stellung. Folglich wird ein Losbrechdruck für eine weitere Stellung - die Prognose-Stellung - bestimmt.
Damit wird eine umfassendere Aussage über den Zustand des fluidischen Aktors getroffen. Dies erfolgt auf einfache Art und Weise, da die zusätzlich bestimmte Information - der Losbrechdruck-Prognosewert - auf Basis von bereits vorhandener Information, nämlich auf Basis des ersten Losbrechdruck-Messwerts und der Losbrechdruck-Referenzinformation, erhalten wird. Es ist also insbesondere keine zusätzliche Stellungsänderung oder Messung des Stellglieds erforderlich, um den Losbrechdruck-Prognosewert zu erhalten.
Der Losbrechdruck-Prognosewert ist insbesondere hilfreich um die Funktionalität und/oder Restlebensdauer des fluidischen Aktors zu beurteilen. Liegt ein ermittelter Losbrechdruck-Prognosewert beispielsweise außerhalb des verfügbaren Druckbereichs, so kann davon ausgegangen werden, dass das Stellglied, wenn es an die Prognose-Stellung bewegt wird, von dort aus nicht mehr in Bewegung versetzt werden kann (weil der benötigte Losbrechdruck nicht erreicht werden kann). Es kann also davon ausgegangen werden, dass die Funktionalität des fluidischen Aktors beeinträchtigt ist. Ferner kann, basierend darauf, wie nah ein ermittelter Losbrechdruck-Prognosewert an den Grenzen des verfügbaren Druckbereichs liegt, die Restlebensdauer des fluidischen Aktors abgeschätzt werden. Zweckmäßigerweise ist die Diagnoseeinrichtung ausgebildet, auf diese Weise eine Verschleißinformation und/oder eine Information über die Restlebensdauer bereitzustellen. Ferner kann die Diagnoseeinrichtung ausgebildet sein, basierend auf der zeitlichen Entwicklung eines Losbrechdruck-Prognosewerts, insbesondere im Verhältnis zu den Grenzen des verfügbaren Druckbereichs, eine Restlebensdauer des fluidischen Aktors abzuschätzen und eine entsprechende Information bereitzustellen.
Die Losbrechdruck-Referenzinformation kann beispielsweise im Voraus gewonnen werden und stellt zweckmäßigerweise einen oder mehrere Losbrechdrücke in einem Referenzzustand - also beispielsweise in einem Zustand ohne Verschleiß - des fluidischen Aktors dar. Der Referenzzustand kann beispielsweise unmittelbar nach Einbau des fluidischen Aktors 6 in ein Rohrleitungssystem einer Prozessanlage gegeben sein.
Auf Basis der Losbrechdruck-Referenzinformation und dem ersten Losbrechdruck-Messwert wird der Losbrechdruck-Prognosewert erhalten, beispielsweise indem eine Abweichung zwischen der Losbrechdruck-Referenzinformation und dem ersten Losbrechdruck-Messwert bestimmt wird und auf Basis dieser Abweichung der Losbrechdruck-Prognosewert extrapoliert wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft ferner ein System mit einer vorstehend beschriebenen Diagnoseeinrichtung und einem fluidischen Aktor mit einem Stellglied.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren, das den Schritt umfasst: Bereitstellen eines ersten Losbrechdruck-Messwerts für eine erste Stellung eines Stellglied eines fluidischen Aktors. Das Verfahren umfasst ferner den Schritt: Bestimmen eines ersten Losbrechdruck-Prognosewerts für eine von der ersten Stellung verschiedene erste Prognose-Stellung des Stellglieds basierend auf dem ersten Losbrech-Druckwert und einer Losbrech-Referenzinformation.
Exemplarische Details und beispielhafte Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 eine schematische Darstellung eines Systems mit einer Diagnoseeinrichtung und einem fluidischen Aktor,
2 ein erstes Schaubild, bei dem verschiedene Druckwerte in Abhängigkeit von der Stellung des Stellglieds aufgetragen sind,
3 ein zweites Schaubild, bei dem verschiedene Druckwerte in Abhängigkeit von der Stellung des Stellglieds aufgetragen sind, und
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens.

Die 1 zeigt ein System 10, das eine exemplarische Einsatzumgebung für die erfindungsgemäße Diagnoseeinrichtung 1 darstellt. Das System 10 umfasst die Diagnoseeinrichtung 1 und einen fluidischen Aktor 6.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist exemplarisch in einer Steuereinrichtung 2, die insbesondere als Stellungsregler, Steuerkopf und/oder Positioner ausgebildet ist, implementiert. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Diagnoseeinrichtung 1 auch auf einem externen Server 17 implementiert sein, der exemplarisch über ein Gateway 16 und/oder ein Weitverkehrsnetz 18, insbesondere das Internet, mit der Steuereinrichtung 2 verbunden ist.
Die Diagnoseeinrichtung 1 dient dazu, eine Diagnose des fluidischen Aktors 6 durchzuführen. Der fluidische Aktor 6 umfasst ein in verschiedene Stellungen versetzbares Stellglied 15. Der fluidische Aktor 6 umfasst exemplarisch einen Ventilantrieb 19 und/oder eine Ventilarmatur 12. Bei dem Stellglied 15 handelt es sich exemplarisch um eine Kolbenanordnung 8 des Ventilantriebs 19 und/oder um ein Ventilglied 14 einer Ventilarmatur 12.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist ausgebildet, für eine erste Stellung x1 des Stellglieds 15 einen ersten Losbrechdruck-Messwert pi1 bereitzustellen. In der 2 sind eine exemplarische erste Stellung x1 und ein bei dieser Stellung x1 erfasster Losbrechdruck-Messwert pi1 aufgetragen. Der Losbrechdruck-Messwert pi1 ist (so wie die weiteren im Schaubild gezeigten Losbrechdruckwerte) mit einem schwarzen Punkt markiert.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist ferner ausgebildet, basierend auf dem ersten Losbrechdruck-Messwert pi1 und einer in der Diagnoseeinrichtung 1 hinterlegten Losbrechdruck-Referenzinformation pri einen ersten Losbrechdruck-Prognosewert pp1 für eine von der ersten Stellung x1 verschiedene erste Prognose-Stellung xp1 des Stellglieds 15 zu bestimmen.
Basierend auf dem Losbrechdruck-Prognosewert pp1 kann nun beispielsweise die Funktionalität des fluidischen Aktors 6 abgeschätzt werden. Wie in der 2 gezeigt, liegt der Losbrechdruck-Prognosewert pp1 innerhalb des verfügbaren Druckbereichs - nämlich unterhalb des maximal bereitstellbaren Arbeitsdrucks pmax und oberhalb des minimal bereitstellbaren Arbeitsdrucks pmin. Folglich kann davon ausgegangen werden, dass es möglich ist, das Stellglied 15 aus der Prognose-Stellung xp1 heraus in Bewegung zu versetzen; d.h., dass die Funktionalität des fluidischen Aktors 6 hier gegeben ist.
Im Folgenden sollen weitere exemplarische Details erläutert werden.
Zunächst zur Steuereinrichtung 2:
Die Steuereinrichtung 2 dient dazu, einen Arbeitsdruck zur Betätigung des fluidischen Aktors 6 bereitzustellen. Die Steuereinrichtung 2 verfügt zu diesem Zweck insbesondere über eine Fluideinrichtung 4, beispielsweise ein oder mehrere Pilotventile.
Die Steuereinrichtung 2 verfügt ferner über eine Steuereinheit 3, die exemplarisch einen oder mehrere Prozessoren aufweist und dazu ausgebildet ist, die Fluideinrichtung 4 anzusteuern, insbesondere gemäß einem in der Steuereinheit 3 hinterlegten, an den fluidischen Aktor 6 angepassten Steuer- und/oder Reglermodell. Zweckmäßigerweise wird die Diagnoseeinrichtung 1 durch die Steuereinheit 3 implementiert.
Die Steuereinrichtung 2 verfügt ferner exemplarisch über eine Kommunikationseinrichtung 5, mit der die Steuereinrichtung 2 insbesondere mit einer (nicht gezeigten) übergeordneten Steuerung kommunizieren kann, um beispielsweise Steuerbefehle zu erhalten, gemäß denen die Fluideinrichtung 4 angesteuert werden kann. Die Kommunikationseinrichtung 5 kann ferner zur Kommunikation mit dem (optional vorhandenen) externen Server 17 verwendet werden.
Zweckmäßigerweise verfügt die Steuereinrichtung 2 über ein Gehäuse, in dem die Steuereinheit 3, die Fluideinrichtung 4 und/oder die Kommunikationseinrichtung 5 untergebracht sind. Das Gehäuse verfügt optional über eine (nicht gezeigte) mechanische Schnittstelle, mit dem es an den fluidischen Aktor 6, insbesondere den Ventilantrieb 19, angebracht werden kann.
Nun zum fluidische Aktor 6:
Der fluidische Aktor 6 umfasst zweckmäßigerweise den Ventilantrieb 19 und/oder die Ventilarmatur 12. Alternativ dazu kann der fluidische Aktor 6 auch einen anderen fluidischen Antrieb, beispielsweise einen fluidischen Zylinder, oder eine Ventileinrichtung mit integriertem Antrieb umfassen. Der fluidische Aktor 6 kann insbesondere einen einfachwirkenden und/oder einen doppeltwirkenden Antrieb umfassen. Der fluidische Aktor 6 kann zweckmäßigerweise einen Dreh- bzw. Schwenkantrieb und/oder einen Linearantrieb umfassen.
Der fluidische Aktor 6 umfasst ein Stellglied 15 - hier exemplarisch die Kolbenanordnung 8 und/oder das Ventilglied 14 - das in mehrere Stellungen versetzt werden kann. Zweckmäßigerweise lässt sich das Stellglied 15 in eine oder zwei Endlagen und/oder eine Mehrzahl von Stellungen zwischen den beiden Endlagen versetzen. Die Stellungen können Drehstellungen und/oder Verschiebestellungen entlang eines Verschiebewegs sein.
Der fluidische Aktor 6 umfasst den Ventilantrieb 19. Der Ventilantrieb 19 ist exemplarisch als einfachwirkender Drehantrieb ausgebildet. Alternativ dazu kann der Ventilantrieb 19 auch als doppeltwirkender Antrieb und/oder als Linearantrieb ausgebildet sein.
Der Ventilantrieb 19 verfügt über wenigstens eine Druckkammer 7. Die Druckkammer 7 kann mit dem von der Steuereinrichtung 2 bereitgestellten Arbeitsdruck beaufschlagt werden, um die Kolbenanordnung 8 in Bewegung zu versetzen. Über die Kolbenanordnung 8 wird wiederum eine Antriebswelle 9 in Bewegung versetzt, mit der dann die Ventilarmatur 12 betätigt werden kann.
Exemplarisch verfügt der Ventilantrieb 19 über eine Rückstellfederanordnung 11, mit der eine Rückstellkraft auf die Kolbenanordnung 8 aufgebracht wird. Die Rückstellkraft wirkt einer durch den Arbeitsdruck auf die Kolbenanordnung 8 wirkenden Druckfluidkraft entgegen. Insbesondere wirkt die Druckfluidkraft in einer ersten Bewegungsrichtung des Stellglieds 15 und die Rückstellkraft in einer der ersten Bewegungsrichtung entgegengesetzten zweiten Bewegungsrichtung.
Die Ventilarmatur 12 verfügt über einen Prozessfluidkanal 13, in dem das Ventilglied 14 angeordnet ist. Das Ventilglied 14 kann durch den Ventilantrieb 19, insbesondere die Antriebswelle 9, betätigt werden, so dass es seine Stellung ändert. Exemplarisch kann das Ventilglied 14 so in verschiedene Drehstellungen versetzt werden. Zweckmäßigerweise kann das Ventilglied 14 in eine erste und eine zweite Endlage versetzt werden. In der ersten Endlage wird beispielsweise der Prozessfluidkanal 13 gesperrt und in der zweiten Endlage freigegeben. Die Ventilarmatur 12 kann insbesondere als Klappenarmatur oder als Kugelhahn ausgebildet sein.
Im Betrieb dient die Steuereinrichtung 2 insbesondere dazu, mittels Bereitstellung eines Arbeitsdrucks das Stellglied 15 in eine vorgegebene Stellung zu versetzen. Die Stellung kann beispielsweise von einer übergeordneten Steuerung als Steuerbefehl an die Steuereinrichtung 2 vorgegeben werden.
Die Steuereinrichtung 2 ist ausgebildet, den Arbeitsdruck so bereitzustellen, dass sich das Stellglied 15 in eine bestimmte Bewegungsrichtung bewegt.
Nachfolgend soll zunächst eine Bewegung des Stellglieds 15 in eine erste Bewegungsrichtung diskutiert werden.
Exemplarisch muss das Stellglied 15 in der ersten Bewegungsrichtung gegen die Rückstellkraft bewegt werden. Um das Stellglied 15 in der ersten Bewegungsrichtung aus einer Ruhelage heraus in Bewegung zu versetzen, ist ein Losbrechdruck erforderlich, der eine Druckfluidkraft in Richtung der ersten Bewegungsrichtung bewirkt, die größer ist als die Summe der entgegengesetzt wirkenden Kräfte. Neben der Rückstellkraft können weitere entgegengesetzt wirkende Kräfte auftreten, beispielsweise eine Reibkraft und/oder eine auf das Stellglied 15 wirkende Lastkraft.
Zur Bewegung in der ersten Bewegungsrichtung muss ein Arbeitsdruck bereitgestellt werden, der gleich oder größer als der Losbrechdruck ist. Der Losbrechdruck kann dabei abhängig sein von der Stellung des Stellglieds 15, beispielsweise dann, wenn eine entgegengesetzt wirkende Kraft, insbesondere die Rückstellkraft, von der Stellung des Stellglieds 15 abhängt.
In der 2 ist der Zusammenhang zwischen der Stellung des Stellglieds 15 und dem Losbrechdruck gezeigt. Auf der x-Achse ist hier die Stellung des Stellglieds 15 aufgetragen. Die Variable x kann exemplarisch Werte von 0% bis 100% annehmen; die Stellungen bei x = 0% und x = 100% können beispielsweise Endlagen des Stellglieds 15 sein. Die Stellung x = 100% kann als erste Endlage xp1 und die Stellung x = 0% kann als zweite Endlage xp2 bezeichnet werden.
Die erste Bewegungsrichtung verläuft exemplarisch von links nach rechts und kann auch als positive Bewegungsrichtung bezeichnet werden. Der Stellungs-abhängige Losbrechdruck in der ersten Bewegungsrichtung ist als Kennlinie dk1 aufgetragen. Die Kennlinie dk1 ist (in der ersten Bewegungsrichtung) exemplarisch monoton steigend. Je weiter das Stellungsglied 15 in die erste Bewegungsrichtung bewegt wird, desto größer ist der erforderliche Losbrechdruck, um das Stellungsglied 15 aus der Ruhelage heraus in Bewegung zu versetzen. Dies liegt z.B. daran, dass die von der Rückstellfederanordnung 11 bereitgestellte Rückstellkraft bei zunehmender Kompression der Rückstellfederanordnung 11 steigt.
Exemplarisch nimmt der Losbrechdruck, ausgehend von der unteren Endlage bei der Stellung x = 0%, mit steigender Stellung x (d.h. positiver Bewegungsrichtung) etwa linear zu, da die Rückstellfederanordnung 11 des fluidischen Aktors 6 mit zunehmender Auslenkung immer weiter komprimiert werden muss. Kurz vor Erreichen der oberen Endlage xp1 bei x = 100% steigt der Losbrechdruck exemplarisch überproportional an, weil bei weiterer Bewegung das Stellglied 15 immer weiter in ein (nicht gezeigtes) Dichtungselement gedrückt werden muss, was zusätzliche Kraft erfordert.
Nun zu einer Bewegung des Stellglieds 15 in der zweiten Bewegungsrichtung:
Exemplarisch wird das Stellglied 15 in der zweiten Bewegungsrichtung in Richtung der Rückstellkraft bewegt. Um das Stellglied 15 in der zweiten Bewegungsrichtung aus einer Ruhelage heraus in Bewegung zu versetzen, ist ein Losbrechdruck erforderlich, der eine Druckfluidkraft in Richtung der ersten Bewegungsrichtung bewirkt, die, zusammen mit weiteren in der ersten Bewegungsrichtung wirkenden Kräften kleiner ist als die Summe der in der zweiten Bewegungsrichtung wirkenden Kräfte, insbesondere kleiner als die Rückstellkraft. In Richtung der ersten Bewegungsrichtung kann beispielsweise zusätzlich eine Reibkraft und/oder eine auf das Stellglied 15 wirkende Lastkraft wirken. In Richtung der zweiten Bewegungsrichtung kann beispielsweise zusätzlich eine auf das Stellglied 15 wirkende Lastkraft wirken.
Zur Bewegung in der zweiten Bewegungsrichtung muss ein Arbeitsdruck bereitgestellt werden, der gleich oder kleiner als der Losbrechdruck ist. Der Losbrechdruck kann dabei abhängig sein von der Stellung des Stellglieds 15, beispielsweise dann, wenn eine in der zweiten Bewegungsrichtung wirkende Kraft, insbesondere die Rückstellkraft, von der Stellung des Stellglieds 15 abhängt.
In der 2 ist der Stellungs-abhängige Losbrechdruck in der zweiten Bewegungsrichtung als Kennlinie dk2 aufgetragen. Die Kennlinie dk2 ist (in der zweiten Bewegungsrichtung) exemplarisch monoton sinkend; Je weiter das Stellungsglied 15 in die zweite Bewegungsrichtung bewegt wird, desto kleiner ist der erforderliche Losbrechdruck, um das Stellungsglied 15 aus der Ruhelage heraus in Bewegung zu versetzen. Dies liegt z.B. daran, dass die von der Rückstellfederanordnung 11 bereitgestellte Rückstellkraft bei abnehmender Kompression sinkt.
Exemplarisch muss bei einer Bewegung aus der oberen Endlage xp1 heraus zu niedrigeren x-Werten (d.h. negative Bewegungsrichtung) der Druck zunächst stark abgesenkt werden, um die Haftreibung von Ventilantrieb 19 und/oder Ventilarmatur 12 zu überwinden. Exemplarisch schließt sich eine in etwa lineare Abnahme an, bis kurz vor der unteren Endlage xp2 unter Umständen wieder gegen ein Dichtungselement gearbeitet werden muss, was eine weitere überproportionale Druckabnahme erfordert.
Die Kennlinie dk2 liegt exemplarisch unterhalb der Kennlinie dk1. Zweckmäßigerweise verläuft die Kennlinie dk2 zumindest abschnittsweise parallel zu der Kennlinie dk1.
Exemplarisch sind also die Losbrechdrücke abhängig von der Bewegungsrichtung und der Stellung des Stellglieds 15.
Ferner stellen die Losbrechdrücke in der ersten Bewegungsrichtung jeweils einen unteren Grenzwert dar, der erreicht oder überschritten werden muss, und die Losbrechdrücke in der zweiten Bewegungsrichtung stellen jeweils einen obere Grenzwert dar, der erreicht oder unterschritten werden muss.
Die Kennlinien dk1 und dk2 sind exemplarisch Teil der Losbrechdruck-Referenzinformation pri, die zweckmäßigerweise im Voraus in der Diagnoseeinrichtung 1 bereitgestellt wird, beispielsweise als Ergebnis eines Testbetriebs und/oder einer (extern durchgeführten) Simulation. Die Losbrechdruck-Referenzinformation pri kann in der Diagnoseeinrichtung 1 auf verschiedene Weise hinterlegt sein, beispielsweise als eine Mehrzahl an einzelnen Losbrechdruck-Referenzwerten (die beispielsweise auf den Kennlinien dk1 und/oder dk2 liegen) und/oder als mathematisches Modell, das beispielsweise die Kennlinien dk1 und/oder dk2 beschreibt.
Ein Losbrechdruck kann beispielsweise dadurch erfasst werden, dass in einem Zustand, in dem sich das Stellglied 15 in einer Ruhelage befindet - also sich nicht bewegt - mittels der Steuereinrichtung 2 der Arbeitsdruck erhöht oder abgesenkt wird, und dann, wenn eine Stellungsänderung des Stellglieds 15 detektiert wird, ein Losbrechdruckwert basierend auf dem aktuellen Arbeitsdruck erfasst wird. Als Losbrechdruckwert kann beispielsweise ein absoluter Druck, ein relativer Druck und/oder eine Druckdifferenz erfasst werden.
Die Erfassung der Stellungsänderung kann durch eine Positionssensorik erfolgen, die beispielsweise Teil der Diagnoseeinrichtung 1, insbesondere der Steuereinrichtung 2, sein kann. Die Erfassung des Losbrechdruckwerts kann durch eine Drucksensorik erfolgen, die beispielsweise Teil der Diagnoseeinrichtung 1, insbesondere der Steuereinrichtung 2 sein kann.
Zweckmäßigerweise ist die Diagnoseeinrichtung 1, insbesondere die Steuereinrichtung 2, ausgebildet, eine Referenzinformations-Erzeugungsprozedur durchzuführen, um für eine Mehrzahl von verschiedenen Stellungen des Stellglieds 15 jeweils einen Losbrechdruck-Referenzwert zu erfassen, beispielsweise in der vorstehend genannten Weise, und dann, auf Basis der erfassten Losbrechdruck-Referenzwerte, die Losbrechdruck-Referenzinformation pri zu erstellen. Insbesondere ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet, die Losbrechdruck-Referenzinformation pri für beide Bewegungsrichtungen zu erstellen.
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet, einen ersten Losbrechdruck-Messwert pi1 zu erfassen. Zweckmäßigerweise ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet, den ersten Losbrechdruck-Messwert pi1 im Normalbetrieb des fluidischen Aktors 6 zu erfassen; also in einem Betrieb, in dem der fluidische Aktor 6 bestimmungsgemäß eingesetzt und angesteuert wird, beispielsweise um den Fluss eines durch den Prozessfluidkanal 13 strömenden Prozessfluids zu beeinflussen. Insbesondere ist der fluidische Aktor 6 im Normalbetrieb in eine Prozessindustrie-Anlage eingebaut.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist insbesondere ausgebildet, den ersten Losbrechdruck-Messwert pi1 auf die vorstehend erwähnte Weise zu erfassen; also durch Erhöhung oder Absenkung des Arbeitsdrucks (insbesondere mittels der Fluideinrichtung 4) und Erfassung des ersten Losbrechdruck-Messwerts pi1 basierend auf demjenigen Arbeitsdruck, bei dem das Stellglied 15 beginnt, sich zu bewegen. Die Diagnoseeinrichtung 1 ist insbesondere ausgebildet, dies im Normalbetrieb zu tun, beispielsweise im Rahmen der Verarbeitung einer Bewegungsanforderung durch eine übergeordnete Steuerung.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist ausgebildet, den erste Losbrechdruck-Messwert pi1 für die erste Stellung x1 zu erfassen; d.h., der erste Losbrechdruck-Messwert pi1 bezieht sich auf denjenigen Losbrechdruck, der erforderlich ist, um das Stellglied 15 aus einer Ruhelage in der ersten Stellung x1 in Bewegung zu versetzen. Die erste Stellung x1 ist insbesondere eine aktuelle Stellung und/oder eine tatsächlich eingenommene Stellung des Stellglieds 15. Zweckmäßigerweise ist die erste Stellung eine Stellung, bei der die Losbrechdruck-Referenzinformation pri kein Maximum und/oder kein Minimum aufweist.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist ausgebildet, basierend auf dem ersten Losbrechdruck-Messwert pi1 und basierend auf der Losbrechdruck-Referenzinformation pri den ersten Losbrechdruck-Prognosewert pp1 für die erste Prognose-Stellung xp1 zu bestimmen. Die erste Prognose-Stellung xp1 ist zweckmäßigerweise keine aktuelle und/oder keine tatsächlich eingenommene Stellung des Stellglieds 15. Vorzugsweise ist die erste Prognose-Stellung eine Stellung, die grundsätzlich von dem Stellglied 15 eingenommen werden kann, aber zum Zwecke der Bestimmung des Losbrechdruck-Prognosewerts nicht eingenommen werden muss. Exemplarisch ist die erste Prognose-Stellung xp1 eine erste Endlage des Stellglieds 15. Zweckmäßigerweise ist die erste Prognose-Stellung xp1 eine Stellung des Stellglieds, bei der ein Losbrechdruck-Referenzwert und/oder die Kennlinie dk1 maximal oder minimal ist.
Durch die Bereitstellung des Losbrechdruck-Prognosewerts pp1 kann in vorteilhafter Weise eine Aussage über einen Losbrechdruck an einer Stellung - der Prognose-Stellung - getroffen werden, ohne dass diese Stellung angefahren werden muss. Daher kann diese Aussage auch im Normalbetrieb getroffen werden und nicht nur in speziellen Manövern wie einem Partial Stroke Test oder Full Stroke Test.
Die Bestimmung des ersten Losbrechdruck-Prognosewerts pp1 kann beispielsweise wie folgt erfolgen:
Die Diagnoseeinrichtung 1 kann insbesondere ausgebildet sein, den ersten Losbrechdruck-Prognosewert pp1 dadurch zu erhalten, dass die Kennlinie dk1 an den ersten Losbrechdruck-Messwert angesetzt wird, also dass der erste Losbrechdruck-Messwert durch die Kennlinie dk1 zu dem ersten Losbrechdruck-Prognosewert pp1 extrapoliert wird. Die Kennlinie dk1 kann insbesondere als mathematisches Modell oder Funktion vorliegen.
Exemplarisch kann die Diagnoseeinrichtung 1 auch ausgebildet sein, eine Abweichung Δp1 zwischen der Losbrechdruck-Referenzinformation pri, insbesondere zwischen einem auf der Kennlinie dk1 liegenden ersten Losbrechdruck-Referenzwert prw1 und dem ersten Losbrechdruck-Messwert pi1, zu bestimmen. Der erste Losbrechdruck-Referenzwert prw1 ist dabei zweckmäßigerweise in der Losbrechdruck-Referenzinformation pri für die erste Stellung x1 hinterlegt.
Die Diagnoseeinrichtung 1 kann ferner ausgebildet sein, die Abweichung Δp1 mit einem Losbrechdruck-Referenzwert prw3 (nachstehend auch als „dritter Losbrechdruck-Referenzwert“ bezeichnet) zu verrechnen, insbesondere zu diesem zu addieren, um den ersten Losbrechdruck-Prognosewert pp1 zu erhalten. Der dritte Losbrechdruck-Referenzwert prw3 ist dabei zweckmäßigerweise in der Losbrechdruck-Referenzinformation pri für die erste Prognose-Stellung xp1 hinterlegt.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist ausgebildet, die Bestimmung des ersten Losbrechdruck-Prognosewerts pp1 gemäß einer Bewegungsrichtung des Stellglieds 15 durchzuführen. Exemplarisch wird auf Basis der Bewegungsrichtung derjenige Teil der Losbrechdruck-Referenzinformation, insbesondere die Kennlinie dk1 oder dk2, zweckmäßigerweise ein oder mehrere Losbrechdruck-Referenzwerte, ausgewählt, auf dessen Basis der Losbrechdruck-Prognosewert pp1 bestimmt wird.
Im vorliegenden Fall wird beispielsweise auf Basis der Bewegungsrichtung des Stellglieds 15 die erste Kennlinie dk1 oder die zweite Kennlinie dk2 ausgewählt. Für die erste Bewegungsrichtung wird die erste Kennlinie dk1 und für die zweite Bewegungsrichtung die zweite Kennlinie dk2 ausgewählt.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist vorzugsweise ferner ausgebildet, für eine zweite Stellung x2 des Stellglieds 15 einen zweiten Losbrechdruck-Messwert pi2 bereitzustellen und basierend auf dem zweiten Losbrechdruck-Messwert pi2 und der Losbrechdruck-Referenzinformation pri einen zweiten Losbrechdruck-Prognosewert pp2 für eine von der zweiten Stellung x2 verschiedene zweite Prognose-Stellung xp2, insbesondere eine zweite Endlage, zu bestimmen.
Vorzugsweise ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet, den ersten Losbrechdruck-Prognosewert pp1 und den zweiten Losbrechdruck-Prognosewert pp2 gemeinsam und/oder gleichzeitig bereitzustellen.
Zweckmäßigerweise wird der zweite Losbrechdruck-Prognosewert pp2 für eine Bewegung des Stellglieds in die zweite Bewegungsrichtung erfasst.
Die Bestimmung des zweiten Losbrechdruck-Prognosewerts pp2 kann zweckmäßigerweise analog zu der Bestimmung des ersten Losbrechdruck-Prognosewerts pp1 erfolgen.
Exemplarisch wird in einem Zustand, in dem sich das Stellglied 15 in einer Ruhelage in der zweiten Stellung x2 befindet, der Arbeitsdruck abgesenkt und ein zweiter Losbrechdruck-Messwert pi2 erfasst, bei dem das Stellglied 15 in Bewegung versetzt wird. Die Abweichung Δp2 des zweiten Losbrechdruck-Messwerts pi2 von einem der zweiten Stellung x2 zugehörigen Losbrechdruck-Referenzwert prw2 wird ermittelt und mit einem der zweiten Prognose-Stellung xp2 zugehörigen vierten Losbrechdruck-Referenzwert prw4 verrechnet, insbesondere zu diesem addiert, um den zweiten Losbrechdruck-Prognosewert pp2 zu erhalten. Exemplarisch ist die Abweichung Δp2 hier negativ, so dass sich ein zweiter Losbrechdruck-Prognosewert pp2 ergibt, der kleiner ist als der vierte Losbrechdruck-Referenzwert prw4.
Die zweite Stellung x2 ist insbesondere eine aktuelle Stellung und/oder eine tatsächlich eingenommene Stellung des Stellglieds 15. Zweckmäßigerweise ist die zweite Stellung eine Stellung, bei der die Losbrechdruck-Referenzinformation pri kein Maximum und/oder kein Minimum aufweist.
Die zweite Prognose-Stellung xp2 ist zweckmäßigerweise keine aktuelle und/oder keine tatsächlich eingenommene Stellung des Stellglieds 15. Vorzugsweise ist die zweite Prognose-Stellung xp2 eine Stellung, die grundsätzlich von dem Stellglied 15 eingenommen werden kann, aber zum Zwecke der Bestimmung des Losbrechdruck-Prognosewerts nicht eingenommen werden muss. Exemplarisch ist die zweite Prognose-Stellung xp2 eine zweite Endlage des Stellglieds 15. Vorzugsweise ist die zweite Prognose-Stellung xp2 eine Stellung, bei der der Losbrechdruck-Referenzwert maximal oder minimal ist.
Im gezeigten Beispiel liegt auch der zweite Losbrechdruck-Prognosewert pp2 innerhalb des verfügbaren Druckbereichs - nämlich unterhalb des maximal bereitstellbaren Arbeitsdrucks pmax und oberhalb des minimal bereitstellbaren Arbeitsdrucks pmin. Folglich kann davon ausgegangen werden, dass es möglich ist, das Stellglied 15 aus der Prognose-Stellung xp2 heraus in Bewegung zu versetzen; d.h., dass die Funktionalität des fluidischen Aktors 6 auch für die zweite Prognose-Stellung xp2 gegeben ist.
Zweckmäßigerweise ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet, zu prüfen, ob der erste Losbrechdruck-Prognosewert pp1 und/oder der zweite Losbrechdruck-Prognosewert pp2 innerhalb des für den Arbeitsdruck verfügbaren Druckbereichs liegen. Basierend auf der Prüfung kann die Diagnoseeinrichtung 1 ein Warnsignal ausgeben, insbesondere dann, wenn wenigstens einer der Losbrechdruck-Prognosewerte pp1, pp2 außerhalb des verfügbaren Druckbereichs liegt.
Die Diagnoseeinrichtung 1 kann ausgebildet sein, einen, mehrere oder sämtliche der vorgenannten Druckwerte, insbesondere Losbrechdruck-Messwerte, Losbrechdruck-Referenzwerte und/oder Losbrechdruck-Prognosewerte, als absolute Druckwerte und/oder relative Druckwerte, beispielsweise Druckdifferenzen bereitzustellen. Beispielsweise können die genannten Druckwerte als relative Druckwerte in Bezug auf einen Umgebungsdruck, insbesondere den Atmosphärendruck, bereitgestellt werden.
Die Diagnoseeinrichtung 1 ist vorzugsweise ausgebildet, den ersten Losbrechdruck-Prognosewert pp1 und/oder zweiten Losbrechdruck-Prognosewert pp2 als transformierten und/oder normierten Losbrechdruck-Prognosewert bereitzustellen. Ein normierter und/oder transformierter Losbrechdruck-Prognosewert kann auch als Druckbedarfswert bezeichnet werden.
Eine Transformation eines Losbrechdruck-Prognosewerts soll insbesondere dazu dienen, dass sich die beiden bereitgestellten Losbrechdruck-Prognosewerte bei zunehmender Schwergängigkeit - also zunehmendem Verschleiß bzw. Reibungskoeffizienten - des Stellglieds 15 in die gleiche Richtung verändern. Diese Transformation eines Losbrechdruck-Prognosewerts soll nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 näher erläutert werden. Im Vergleich zur Darstellung in 1 transponierte Größen sind durch zusätzliche Kürzel „t“ in den Bezugszeichen gekennzeichnet.
Exemplarisch wird hier der zweite Losbrechdruck-Prognosewert als transformierter Losbrechdruck-Prognosewert bereitgestellt und als zweiter Druckbedarfswert PD2 bezeichnet. Der erste Losbrechdruck-Prognosewert wird in der 3 als erster Druckbedarfswert PD1 bezeichnet.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Transformation derart, dass sich bei zunehmender Schwergängigkeit des Stellglieds 15 beide Losbrechdruck-Prognosewerte - also beide Druckbedarfswerte - in die gleiche Richtung verändern; also beide Losbrechdruck-Prognosewerte entweder steigen oder sinken.
In dem Beispiel der 2, in dem keine Transformation stattfindet, verändern sich die beiden Losbrechdruck-Prognosewerte pp1, pp2 bei steigender Schwergängigkeit des Stellglieds 15 in entgegengesetzte Richtungen. Bei zunehmender Schwergängigkeit nehmen die beiden Abweichungen Δp1 und Δp2 betragsmäßig zu; folglich steigt der erste Losbrechdruck-Prognosewert pp1 und der zweite Losbrechdruck-Prognosewert pp2 sinkt.
Im Gegensatz hierzu steigen im Beispiel der 3 bei zunehmender Schwergängigkeit und damit verbundener betragsmäßigen Zunahme der Abweichungen beide Druckbedarfswerte PD1 und PD2 an. Hierdurch kann beispielsweise der Vorteil erzielt werden, dass die beiden Druckbedarfswerte PD1, PD2 einfacher gehandhabt und/oder weiterverarbeitet werden können. Der zweite Losbrechdruck-Prognosewert ist hier gewissermaßen nach oben gespiegelt, so dass er (als der zweite Druckbedarfswert PD2) in die gleiche Richtung strebt wie der erste Druckbedarfswert PD1.
Mathematisch kann dies dadurch erreicht werden, dass einer der beiden Losbrechdruck-Prognosewerte (hier der zweite Losbrechdruck-Prognosewert) einer Transformation auf Basis des maximal bereitstellbaren Arbeitsdrucks unterzogen wird. Die Transformation erfolgt beispielsweise auf Basis der Differenz zwischen dem maximal bereitstellbaren Arbeitsdruck pmax und dem zu transformierenden Losbrechdruck-Prognosewerts.
Zweckmäßigerweise wird nur einer der beiden Losbrechdruck-Prognosewerte transformiert und der andere vorzugsweise lediglich skaliert. Der zu transformierende Losbrechdruck-Prognosewert kann insbesondere basierend auf der dem Losbrechdruck-Prognosewert zugehörigen Bewegungsrichtung des Stellglieds 15 ausgewählt werden und/oder abhängig davon, ob der Losbrechdruck-Prognosewert einen unteren Grenzwert oder einen oberen Grenzwert darstellt.
Ferner kann die Diagnoseeinrichtung 1 auch derart ausgebildet sein, dass bereits die Losbrechdruck-Referenzinformation pri, insbesondere die zweite Kennlinie dk2, und/oder der zweite Losbrechdruck-Messwert in transformierter Form vorliegt. In der 3 ist eine transformierte zweite Kennlinie dk2t, ein transformierter zweiter Losbrechdruck-Messwert pi2t gezeigt. Die transformierten Werte können auf Basis des maximal bereitstellbaren Arbeitsdrucks pmax erhalten werden, insbesondere als Differenz zum maximal bereitstellbaren Arbeitsdruck pmax.
Ferner kann die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet sein, einen, mehrere oder sämtliche der vorgenannten Druckwerte als normierte Druckwerte bereitzustellen.
Die Druckwerte können beispielsweise in Bezug auf den maximal bereitstellbaren Arbeitsdruck pmax und/oder in Bezug auf den maximal verfügbaren Druckbereich normiert werden. Beispielsweise kann ein Druckwert, insbesondere ein Losbrechdruck-Prognosewert, als (prozentualer) Anteil eines maximal verfügbaren Druckbereichs angegeben werden. Insbesondere kann der erste und/oder der zweiten Losbrechdruck-Prognosewert als Prozentzahl bereitgestellt werden. Anhand des Losbrechdruck-Prognosewerts kann damit in effizienter Weise angezeigt werden, welcher Anteil des maximal verfügbaren Druckbereichs bereits ausgeschöpft ist. Bei einem Losbrechdruck-Prognosewert von 95% wäre z.B. klar, dass schon fast der gesamte Druckbereich ausgeschöpft ist und dass bei einer weiteren Zunahme des Verschleißes möglicherweise das Stellglied 15 an der Prognose-Stellung nicht mehr aus der Ruhelage heraus in Bewegung versetzt werden kann.
Exemplarisch handelt es sich bei den in der 3 gezeigten Druckbedarfswerten PD1 und PD2 um normierte Druckwerte, die hier in Bezug auf den maximal bereitstellbaren Arbeitsdrucks pmax normiert sind und somit als prozentualer Anteil von pmax eingezeichnet sind.
Im Folgenden wird exemplarisch erläutert, wie die Druckbedarfswerte PD1, PD2 in verschiedenen Konstellationen erhalten werden können:
Die Diagnoseeinrichtung 1 kann zur Kennzeichnung des grundsätzlichen Zusammenhangs zwischen Kammerdruck und Position als Hilfsgröße eine Druck-Positions-Kopplung K_px verwenden. Das in 2 dargestellte Beispiel betrifft insbesondere einen einfachwirkenden Ventilantrieb 19, dessen Losbrechdruck p mit zunehmendem Positionswert x steigt, bei dem also Bewegungen mit zunehmenden Positionswerten durch eine Belüftung erzielt werden. Für solch einen Fall liegt eine positive Druck-Positions-Kopplung vor, also $p ↗ \Leftrightarrow x ↗ : K_{p x} = 1$
Im Gegensatz dazu liegt eine negative Druck-Positions-Kopplung vor, wenn der Kammerdruck mit zunehmendem Positionswert abnimmt: $p ↘ \Leftrightarrow x ↗ : K_{p x} = - 1$
Eine weitere Hilfsgröße, die von der Diagnoseeinrichtung 1 verwendet werden kann, betrifft die Bewegungsrichtung: $x ↗ : d i r_{x} = 1$
$x ↘ : d i r_{x} = - 1$
Bei dem in 2 dargestellten Fall K_px = 1 äußert sich eine reibungsbedingte Einschränkung der Beweglichkeit bei positiver Bewegungsrichtung in Form von erhöhten Losbrechdruckwerten, bei negativer Bewegungsrichtung in Form von verringerten Losbrechdruckwerten.
Der Druckbedarfswert PD kann beispielsweise als Funktion von Losbrechdruck p_br , Versorgungsdruck p_s und Umgebungsdruck p_amb berechnet werden: $P D = \frac{p_{b r} - p_{a m b}}{p_{s} - p_{a m b}}$
bei Bewegung durch Belüftung, $P D = \frac{p_{s} - p_{b r}}{p_{s} - p_{a m b}}$
bei Bewegung durch Entlüftung.
Der Losbrechdruck p_br kann beispielsweise ein (nicht transformierter und/oder nicht normierter) Losbrechdruck-Messwert und/oder ein (nicht transformierter und/oder nicht normierter) Losbrechdruck-Prognosewert sein, der Versorgungsdruck p_s kann beispielsweise der maximal bereitstellbare Arbeitsdruck pmax sein und der Umgebungsdruck p_amb kann beispielsweise der Atmosphärendruck sein.
In der 3 sind die Losbrechdruck-Prognosewerte pp1, pp2 (der 2) als Druckbedarfswerte PD1, PD2 eingezeichnet.
Der Druckbedarfswert PD1 verändert sich bei Bewegungen durch Belüftung immer weiter in Richtung 100%, je näher der Losbrechdruck dem verfügbaren Versorgungsdruck kommt. Bei Bewegungen durch Entlüftung nimmt der Druckbedarfswert PD2 immer weiter in Richtung 100% zu, je weiter man den Druck in Richtung Umgebungsdruck absenken muss, damit das Stellglied 15 sich bewegt.
Zweckmäßigerweise ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet, die Druckbedarfswerte wie folgt zu bestimmen:

1. Falls K_px = 1:
1. a. Bei dir_x = 1:
  1. i. pp1 an oberer Endlage mit Hilfe der Losbrechdruck-Referenzinformation pri, insbesondere mit Hilfe einer Modellfunktion, berechnen
  2. ii. $P D 1 = \frac{p p^{1} - p_{a m b}}{p_{s} - p_{a m b}}$
    berechnen
2. b. Bei dir_x=-1:
  1. i. pp2 an unterer Endlage mit Hilfe der Modellfunktion berechnen
  2. ii. $P D 2 = \frac{p_{s} - p p^{2}}{p_{s} - p_{a m b}}$
    berechnen
2. Falls K_px = -1_:
1. a. Bei dir_x =1:
  1. i. pp1 an oberer Endlage mit Hilfe der Modellfunktion berechnen
  2. ii. $P D 1 = \frac{p_{s} - p p^{1}}{p_{s} - p_{a m b}}$
    berechnen
2. b. Bei dir_x = -1:
  1. i. pp2 an unterer Endlage mit Hilfe der Modellfunktion berechnen
  2. ii. $P D 2 = \frac{p p^{2} - p_{a m b}}{p_{s} - p_{a m b}}$
    berechnen

In der 3 sind der maximal bereitstellbare Arbeitsdruck pmax, der Schwellenwert pwarn, der erste Losbrechdruck-Messwert pi1 und/oder die erste Losbrechdruck-Kennlinie dk1 transformierte und/oder normierte Größen, insbesondere transponierte Größen, und können dementsprechend auch als ptmax, ptwarn, pilt und/oder dklt bezeichnet werden.
Die Losbrechdruck-Prognosewerte, insbesondere die Druckbedarfswerte, können zweckmäßigerweise auf eine oder mehrere der nachstehend erläuterten Arten weiterverarbeitet oder weiterverwendet werden:
Vorzugsweise ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet, den ersten und/oder zweiten Losbrechdruck-Prognosewert mit einem Schwellenwert zu vergleichen und basierend auf dem Vergleich eine Warninformation bereitzustellen. Die Warninformation kann beispielsweise einem Benutzer, der übergeordneten Steuerung und/oder dem externen Server 17 bereitgestellt werden. Ferner kann die Diagnoseeinrichtung 1 auch ausgebildet sein, den ersten und/oder zweiten Losbrechdruck-Prognosewert dem externen Server 17 bereitzustellen und der externer Server 17 kann vorzugsweise die Warninformation erzeugen. In dem Beispiel der 2 kann zweckmäßigerweise für jeden Losbrechdruck-Prognosewert pp1, pp2 ein anderer Schwellenwert bereitgestellt werden. Werden, wie in der 3, die Losbrechdruck-Prognosewerte als Druckbedarfswerte PD1, PD2 bereitgestellt, so kann für beide Druckbedarfswerte PD1, PD2 der gleiche Schwellenwert pwarn bereitgestellt werden.
Die Losbrechdruck-Prognosewerte pp1, pp2 können insbesondere als Indikatoren für einen Verschleißzustand und/oder die Funktionalität des fluidischen Aktors 6 dienen.
Zweckmäßigerweise kann die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet sein, auf Basis eines Losbrechdruck-Prognosewerts eine Verschleißinformation und/oder eine Information über die Restlebensdauer bereitzustellen.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung können der ersten und/oder der zweite Losbrechdruck-Prognosewert auf einer Benutzeroberfläche auf dem externen Server 17 bereitgestellt werden, beispielsweise auf einem auf dem externen Server 17 bereitgestellten Webserver.
Ferner ist die Diagnoseeinrichtung 1 insbesondere ausgebildet zur Aufzeichnung, Betrachtung und Auswertung der erfassten Daten über einen längeren Zeitraum und von mehreren Stellgeräten in einer Anlage. Dies kann in einer übergeordneten Auswerteeinheit bzw. „in der Cloud“, beispielsweise in dem externen Server 17, erfolgen. Zweckmäßigerweise ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet zum Prognostizieren des Ausfallzeitpunkts eines Stellgeräts durch Blockade auf Basis der zeitlichen Entwicklung (und der Anpassung eines Modells für diese zeitliche Entwicklung). Alternativ oder zusätzlich ist die Diagnoseeinrichtung 1 ausgebildet zum Aufzeigen von auffälligen Entwicklungen bei einem Stellgerät im Vergleich mit anderen Geräten, die unter ähnlichen Bedingungen eingesetzt werden.
Die 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens, das beispielsweise mit der vorstehend beschriebenen Diagnoseeinrichtung 1 durchgeführt werden kann.
Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Bereitstellen, S1, eines ersten Losbrechdruck-Messwerts pi1 für eine erste Stellung x1 eines Stellglieds 15 eines fluidischen Aktors 6 und
- Bestimmen, S2, eines ersten Losbrechdruck-Prognosewerts pp1 für eine von der ersten Stellung x1 verschiedene erste Prognose-Stellung xp1 des Stellglieds 15 basierend auf dem ersten Losbrechdruck-Messwert pi1 und einer Losbrechdruck-Referenzinformation pri.

Optional umfasst das Verfahren ferner die Schritte:

- Bereitstellen, S3, eines zweiten Losbrechdruck-Messwerts pi2 für eine zweite Stellung x2 des Stellglieds 15 und
- Bestimmen, S4, eines zweiten Losbrechdruck-Prognosewerts pp2 für eine von der zweiten Stellung x2 verschiedene zweite Prognose-Stellung xp2 des Stellglieds 15 basierend auf dem zweiten Losbrechdruck-Messwert pi2 und der Losbrechdruck-Referenzinformation pri.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016200924 A1 [0005]

Claims

Diagnoseeinrichtung (1) für einen fluidischen Aktor (6), insbesondere einen fluidischen Ventilantrieb, der ein in verschiedene Stellungen (x1, x2, xp1, xp2) versetzbares Stellglied (15) aufweist, wobei die Diagnoseeinrichtung (1) ausgebildet ist: - für eine erste Stellung (x1) des Stellglieds (15) einen ersten Losbrechdruck-Messwert (pi1) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (1) ferner ausgebildet ist, - basierend auf dem ersten Losbrechdruck-Messwert (pi1) und einer in der Diagnoseeinrichtung (1) hinterlegten Losbrechdruck-Referenzinformation (pri) einen ersten Losbrechdruck-Prognosewert (pp1) für eine von der ersten Stellung (x1) verschiedenen ersten Prognose-Stellung (xp1) des Stellglieds (15) zu bestimmen.
Diagnoseeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stellung (x1) eine aktuelle und/oder tatsächlich eingenommene Stellung des Stellglieds (15) ist und/oder die erste Prognose-Stellung (xp1) keine aktuelle und/oder keine tatsächlich eingenommene Stellung des Stellglieds (15) ist.
Diagnoseeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prognose-Stellung (xp1) eine erste Endlage des Stellglieds (15) ist.
Diagnoseeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (1) ausgebildet ist, die Bestimmung des ersten Losbrechdruck-Prognosewerts (pp1) gemäß einer Bewegungsrichtung des Stellglieds (15) durchzuführen.
Diagnoseeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Losbrechdruck-Referenzinformation (pri) eine erste Losbrechdruck-Kennlinie (dk1) für eine erste Bewegungsrichtung des Stellglieds (15) und/oder eine zweite Losbrechdruck-Kennlinie (dk2) für eine zweite Bewegungsrichtung des Stellglieds (15) umfasst.
Diagnoseeinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prognose-Stellung (xp1) eine Stellung ist, bei der die erste Losbrechdruck-Kennlinie (dk1) ein Maximum oder ein Minimum aufweist.
Diagnoseeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (1) ferner ausgebildet ist, - für eine zweite Stellung (x2) des Stellglieds (15) einen zweiten Losbrechdruck-Messwert (pi2) bereitzustellen und - basierend auf dem zweiten Losbrechdruck-Messwert (pi2) und der Losbrechdruck-Referenzinformation (pri) einen zweiten Losbrechdruck-Prognosewert (pp2) für eine von der zweiten Stellung (x2) verschiedene zweite Prognose-Stellung (xp2), insbesondere eine zweite Endlage, zu bestimmen.
Diagnoseeinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (1) ausgebildet ist, den ersten Losbrechdruck-Prognosewert (pp1) für eine erste Bewegungsrichtung des Stellglieds (15) und den zweiten Losbrechdruck-Prognosewert (pp2) für eine von der ersten Bewegungsrichtung verschiedene zweite Bewegungsrichtung des Stellglieds (15) zu bestimmen.
Diagnoseeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (1) ausgebildet, zu prüfen, ob der erste Losbrechdruck-Prognosewert (pp1) und/oder der zweite Losbrechdruck-Prognosewert (pp2) innerhalb eines für die Betätigung des fluidischen Aktors (6) verfügbaren Druckbereichs liegen.
Diagnoseeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (1) ausgebildet ist, den ersten Losbrechdruck-Prognosewert (pp1) und/oder zweiten Losbrechdruck-Prognosewert (pp2) einer Transformation zu unterziehen, so dass sich die beiden Losbrechdruck-Prognosewerte bei zunehmender Schwergängigkeit des Stellglieds (15) in die gleiche Richtung bewegen.
Diagnoseeinrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (1) ausgebildet ist, die Transformation eines Losbrechdruck-Prognosewerts in Abhängigkeit von der diesem Losbrechdruck-Prognosewerts zugehörigen Bewegungsrichtung des Stellglieds (15) und/oder in Abhängigkeit davon, ob der Losbrechdruck-Prognosewert einen oberen Grenzwert oder einen unteren Grenzwert darstellt, durchzuführen.
Diagnoseeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseeinrichtung (1) ausgebildet ist, einen Losbrechdruck-Prognosewert als in Bezug auf einen maximal bereitstellbaren Arbeitsdruck und/oder einen maximal bereitstellbaren Druckbereich normierten Losbrechdruck-Prognosewert bereitzustellen.
System, umfassend eine Diagnoseeinrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche sowie einen fluidischen Aktor (6) mit einem Stellglied (15).
System nach Anspruch 13, ferner umfassend eine Steuereinrichtung (2), die insbesondere als Stellungsregler, Steuerkopf und/oder Positioner ausgebildet ist, sowie einen externen Server (17), der, insbesondere über ein Weitverkehrsnetz (18), mit der Steuereinrichtung (2) verbunden ist und ausgebildet ist, den ersten Losbrechdruck-Prognosewert (pp1) und/oder zweiten Losbrechdruck-Prognosewert (pp2) und/oder eine auf dem ersten Losbrechdruck-Prognosewert (pp1) und/oder dem zweiten Losbrechdruck-Prognosewert (pp2) basierende Information, insbesondere eine Verschleißinformation und/oder eine Restlebensdauer-Information, bereitzustellen.
Verfahren, umfassend: - Bereitstellen (S1) eines ersten Losbrechdruck-Messwert (pi1) für eine erste Stellung (x1) eines Stellglieds (15) eines fluidischen Aktors, gekennzeichnet durch: - Bestimmen (S2) eines ersten Losbrechdruck-Prognosewerts (pp1) für eine von der ersten Stellung (x1) verschiedene erste Prognose-Stellung (xp1) des Stellglieds (15) basierend auf dem ersten Losbrechdruck-Messwert (pi1) und einer Losbrechdruck-Referenzinformation (pri).