DE102023100533A1

DE102023100533A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung des zustands und zur berechnung der verbleibenden lebensdauer der zentralen rechnereinheit einer transportvorrichtung

Info

Publication number: DE102023100533A1
Application number: DE102023100533.2A
Authority: DE
Inventors: Jun Sik Im; Dongsu LEE; Jong Soon Im
Original assignee: GLOBIZ CO Ltd
Current assignee: GLOBIZ CO Ltd
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2023-01-11
Publication date: 2023-07-13
Also published as: US20230244562A1; KR20230108499A

Abstract

Ein Verfahren zur Diagnose eines Zustands einer Zentraleinheit (CPU) einer Transportvorrichtung und zur Berechnung einer verbleibenden Lebensdauer wird offenbart. Das Verfahren umfasst das Erfassen von Daten, durch eine Steuerung, wobei die Daten Zustandswerte enthalten; das Vergleichen der Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte mit einer eingestellten Anzahl von Zustandswerten durch die Steuerung; das Erstellen einer Datenbank durch die Steuerung als Reaktion auf die Feststellung, dass die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte kleiner als die eingestellte Anzahl von Zustandswerten ist; und das Diagnostizieren eines Zustands der CPU durch die Steuerung als Reaktion auf die Feststellung, dass die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte größer als oder gleich der eingestellten Anzahl von Zustandswerten ist.Ein System, das die Steuerung enthält, der so konfiguriert ist, dass er das obige Verfahren ausführt, wird ebenfalls offenbart.

Description

BEANSPRUCHUNG EINER PRIORITÄT
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2022-0003957 , die am 11. Januar 2022 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(a) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Zustands und zum Berechnen einer verbleibenden Lebensdauer einer Zentraleinheit (CPU) für eine Transportvorrichtung und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Analysieren eines Zustands einer CPU durch Analysieren eines Eingangswerts und/oder eines Ausgangswerts der CPU für eine Transportvorrichtung und zum Berechnen einer verbleibenden Lebensdauer.
(b) Beschreibung des Stands der Technik
Um die Sicherheit und Verfügbarkeit von Systemen zu erhöhen und die Wartungskosten in Transportvorrichtungen wie Autos und Eisenbahnwaggons zu senken, wird die zustandsorientierte Instandhaltung (CBM) weltweit in großem Umfang eingesetzt. Bei einer zuverlässigkeitsorientierten Wartungsmethode, die in regelmäßigen Abständen durchgeführt wird, kann es vorkommen, dass eine übermäßige Wartung durchgeführt wird, z. B. eine Wartung, selbst wenn kein Fehler vorliegt, oder dass es schwierig ist, mit Fehlern umzugehen, die aufgrund von Qualitätsstreuungen frühzeitig auftreten.
Inzwischen kann die CBM-Technologie Defekte frühzeitig diagnostizieren und die verbleibende Lebensdauer vorhersagen, indem Sensoren in den Hauptsystemen angebracht werden die den Zustand der Hauptsysteme überwachen. Durch diese vorausschauende Wartungstechnologie können Unfälle von Betriebsanlagen verhindert und Ausfallkosten aufgrund unerwarteter Ausfälle reduziert werden.
Da in letzter Zeit der Anteil elektrischer Geräte in Transportvorrichtungen rapide zugenommen hat, hat auch die Verwendung einer Steuerung, insbesondere einer CPU, zur Steuerung des Betriebs der elektrischen Geräte rapide zugenommen. Zu den elektrischen Vorrichtungen können sicherheitsrelevante elektrische Vorrichtungen wie Bremsen und Traktion sowie elektrische Vorrichtungen für den Komfort der Insassen wie Kühlung, Heizung und Türen gehören. In jedem sicherheitsrelevanten elektrischen Gerät werden zwei CPUs verwendet, wobei, wenn eine CPU ausfällt, die andere CPU arbeitet, um auf Unfälle vorbereitet zu sein. Darüber hinaus wird mindestens eine CPU für jede elektrische Komforteinrichtung der Insassen verwendet.
Auf diese Weise hat die Verwendung von CPUs zur Steuerung des Betriebs von immer mehr elektrischen Geräten zugenommen, aber eine prognostische Technologie, die eine Lebensdauer aufgrund einer Verschlechterung durch Überwachung des Zustands der CPUs vorhersagen und eine präventive Reparatur durchführen kann, bevor Ausfälle auftreten, muss erst noch entwickelt werden.
Die in diesem Abschnitt „Hintergrund“ offengelegten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören der einem Fachmann (in diesem Land) bereits bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bestreben getätigt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur periodischen Überwachung von Eingangswerten und/oder Ausgangswerten einer Zentraleinheit (CPU) bereitzustellen, die in einer Transportvorrichtung verwendet wird, um einen Zustand der CPU zu analysieren und eine verbleibende Lebensdauer der CPU zu berechnen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Zustands einer Zentraleinheit (CPU) für eine Transportvorrichtung und zum Berechnen einer Restlebensdauer: ein Erfassen von Daten, durch eine Steuerung, wobei die Daten Zustandswerte enthalten; ein Vergleichen der Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte mit einer eingestellten Anzahl von Zustandswerten durch die Steuerung; ein Aufbauen einer Datenbank durch die Steuerung als Reaktion auf die Feststellung, dass die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte kleiner als die eingestellte Anzahl von Zustandswerten ist; und ein Diagnostizieren eines Zustands der CPU durch die Steuerung als Reaktion auf die Feststellung, dass die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte größer oder gleich der eingestellten Anzahl von Zustandswerten ist.
Der Aufbau der Datenbank kann Folgendes beinhalten: Akkumulieren eines aktuell gemessenen Zustandswertes; Berechnen eines Indexes durch Verarbeiten des aktuell gemessenen Zustandswertes; und Berechnen eines ersten und zweiten Referenzindexes durch Verarbeiten des Indexes.
Der Zustandswert kann eine Eingangsspannung der CPU, eine Kernprozessor-Eingangsspannung, ein Kommunikationstaktsignal oder ein digitales Taktsignal sein, die Eingangsspannung der CPU, die Kernprozessor-Eingangsspannung und das Kommunikationstaktsignal können über einen Kommunikationsanschluss ausgegeben werden, und das digitale Taktsignal wird über einen digitalen E/A-Anschluss ausgegeben, ein Zustand der CPU kann auf der Grundlage eines Zustandswertes diagnostiziert werden, der unter den verfügbaren Zustandswerten eine höhere Priorität hat, und das über den digitalen E/A-Anschluss ausgegebene digitale Taktsignal kann die höchste Priorität haben.
Die Eingangsspannung der CPU und die Eingangsspannung des Kernprozessors können die gleiche Priorität haben, und das Kommunikationstaktsignal kann eine höhere Priorität haben als die Eingangsspannung der CPU und die Eingangsspannung des Kernprozessors.
Die Eingangsspannung der CPU, die Eingangsspannung des Kernprozessors und das Kommunikationstaktsignal können die gleiche Priorität haben.
Der Index kann als ein Wert definiert werden, der durch Subtraktion eines eingestellten Zustandswertes von einem aktuell erfassten Zustandswert erhalten wird, der erste Referenzindex kann durch Addition eines ersten eingestellten Wertes zu einem Maximalwert des akkumulierten Indexes berechnet werden, der zweite Referenzindex kann durch Subtraktion des zweiten eingestellten Wertes von dem Minimalwert der akkumulierten Indizes berechnet werden, die ersten und zweiten Referenzindizes können erste und zweite Referenzindizes für eine Aufmerksamkeitsstufe, erste und zweite Referenzindizes für eine Warnstufe und erste und zweite Referenzindizes für eine Alarmstufe sein, der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe kann kleiner sein als der erste Referenzindex für die Warnstufe, der erste Referenzindex für die Warnstufe kann kleiner sein als der erste Referenzindex für die Alarmstufe, und der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe kann größer sein als der zweite Referenzindex für die Warnstufe, und der zweite Referenzindex für die Warnstufe kann größer sein als der zweite Referenzindex für die Alarmstufe.
Die Diagnose des Zustands der CPU kann Folgendes umfassen: Vergleichen eines Indexes gemäß einem aktuell gemessenen Zustandswert mit einem ersten und einem zweiten Referenzindex für eine Aufmerksamkeitsstufe; Vergleichen des Indexes mit dem ersten und dem zweiten Referenzindex für die Warnstufe in Reaktion auf eine Feststellung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist; Vergleichen des Index mit dem ersten und dem zweiten Referenzindex für die Alarmstufe in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist; und Bestimmen, dass der Zustand der CPU die Alarmstufe ist, und Ausgeben des Zustands der CPU an eine Ausgabevorrichtung in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist.
Ferner kann die Diagnose des Zustands der CPU die Feststellung umfassen, dass ein Zustand der CPU normal ist, wenn festgestellt wird, dass der Index zwischen dem ersten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe und dem zweiten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe liegt. Des Weiteren kann die Diagnose des Zustands der CPU die Ausgabe des Zustands der CPU umfassen.
Ferner kann die Diagnose des Zustands der CPU die Bestimmung umfassen, dass in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist und zwischen dem ersten Referenzindex für die Warnstufe und dem zweiten Referenzindex für die Warnstufe liegt, der Zustand der CPU die Aufmerksamkeitsstufe ist. Des Weiteren kann die Diagnose des Zustands der CPU die Ausgabe des Zustands der CPU umfassen.
Die Diagnose des Zustands der CPU kann ferner Folgendes umfassen: Bestimmen, dass in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist und zwischen dem ersten Referenzindex für die Alarmstufe und dem zweiten Referenzindex für die Alarmstufe liegt, der Zustand der CPU die Aufmerksamkeitsstufe ist. Des Weiteren kann die Diagnose des Zustands der CPU die Ausgabe des Zustands der CPU umfassen.
Die Diagnose des Zustands der CPU kann ferner Folgendes umfassen: In Reaktion auf eine Feststellung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist, berechnen einer verbleibenden Lebensdauer der CPU.
Wenn das Vorzeichen des Indexes positiv ist, kann die verbleibende Lebensdauer der CPU berechnet werden, indem ein Wert, der sich aus der Subtraktion des Indexes vom ersten Index für die Alarmstufe ergibt, mit einem absoluten Wert einer Änderungsrate des Indexes über die Zeit multipliziert wird.
Ist das Vorzeichen des Indexes negativ, kann die verbleibende Lebensdauer der CPU berechnet werden, indem ein Wert, der sich aus der Subtraktion des zweiten Indexes für die Alarmstufe vom Index ergibt, mit einem absoluten Wert einer Änderungsrate des Indexes über die Zeit multipliziert wird.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein System zum Diagnostizieren eines Zustands einer Zentraleinheit (CPU) für eine Transportvorrichtung und zum Berechnen einer verbleibenden Lebensdauer: eine CPU, die Folgendes enthält: einen internen Regler, der beim Empfang einer Eingangsspannung arbeitet und die Eingangsspannung in eine Kernprozessor-Eingangsspannung umwandelt, einen Kernprozessor, der die Kernprozessor-Eingangsspannung von dem internen Regler empfängt und ein Taktsignal mit einem eingestellten Tastverhältnis ausgibt, ein Register, in dem die Kernprozessor-Eingangsspannung aufgezeichnet wird, einen Abtaster, der das von dem Kernprozessor ausgegebene Taktsignal in ein Kommunikationstaktsignal abtastet, einen Analog-Digital-Wandler (ADC), der eine Eingangsspannung digital umwandelt, einen Kommunikationsanschluss, der die Eingangsspannung vom ADC empfängt, die Kernprozessor-Eingangsspannung vom Register empfängt und das Kommunikationstaktsignal vom Abtaster empfängt und die Eingangsspannung, die Kernprozessor-Eingangsspannung und/oder das Kommunikationstaktsignal über die Kommunikation ausgibt, und einen digitalen Eingangs-/Ausgangs-Port (E/A), der das vom Kernprozessor ausgegebene Taktsignal als digitales Taktsignal ausgibt; eine Steuerung, die die Eingangsspannung, die Kernprozessor-Eingangsspannung und/oder das Kommunikationstaktsignal von dem Kommunikationsanschluss als einen Zustandswert empfängt und den Zustandswert verarbeitet, um einen Zustand und/oder eine Restlebensdauer der CPU zu berechnen; und eine Ausgabevorrichtung, die den Zustand und/oder die Restlebensdauer der CPU von der Steuerung empfängt und den empfangenen Zustand und/oder die Restlebensdauer der CPU ausgibt.
Die Steuerung kann einen Zustand der CPU auf der Grundlage eines Zustandswertes diagnostizieren, der unter den verfügbaren Zustandswerten eine höhere Priorität hat, und das über den digitalen E/A-Anschluss ausgegebene digitale Taktsignal kann die höchste Priorität haben.
Die Eingangsspannung der CPU und die Eingangsspannung des Kernprozessors können die gleiche Priorität haben, und das Kommunikationstaktsignal kann eine höhere Priorität als die Eingangsspannung der CPU und die Eingangsspannung des Kernprozessors haben.
Die Eingangsspannung der CPU, die Eingangsspannung des Kernprozessors und das Kommunikationstaktsignal können die gleiche Priorität haben.
Die Steuerung kann einen Index berechnen, indem er einen eingestellten Zustandswert von einem aktuell erfassten Zustandswert subtrahiert, einen ersten Referenzindex berechnen, indem er einen ersten eingestellten Wert zu einem Maximalwert der akkumulierten Indizes addiert, und einen zweiten Referenzindex berechnen, indem er einen zweiten eingestellten Wert von einem Minimalwert der akkumulierten Indizes subtrahiert, wobei der erste und der zweite Referenzindex den ersten und den zweiten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe, den ersten und den zweiten Referenzindex für die Warnstufe und den ersten und den zweiten Referenzindex für die Alarmstufe umfassen kann, der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe kann kleiner als der erste Referenzindex für die Warnstufe sein, der erste Referenzindex für die Warnstufe kann kleiner als der erste Referenzindex für die Alarmstufe sein, und der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe kann größer als der zweite Referenzindex für die Warnstufe sein, und der zweite Referenzindex für die Warnstufe kann größer als der zweite Referenzindex für die Warnstufe sein.
Die Steuerung kann den Index entsprechend dem aktuell gemessenen Zustandswert mit ersten und zweiten Referenzindizes für die Aufmerksamkeitsstufe vergleichen, den Index mit den ersten und zweiten Referenzindizes für die Warnstufe vergleichen, wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist, den Index mit dem ersten und zweiten Referenzindex zu vergleichen, wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist, und bestimmen, dass der Zustand der CPU die Alarmstufe ist, wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Alarmstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Alarmstufe ist.
Wenn der Index zwischen dem ersten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe und dem zweiten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe liegt, kann die Steuerung feststellen, dass der Zustand der CPU normal ist.
Wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist und zwischen dem ersten Referenzindex für die Warnstufe und dem zweiten Referenzindex für die Warnstufe liegt, kann die Steuerung feststellen, dass der Zustand der CPU die Aufmerksamkeitsstufe ist.
Wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist und zwischen dem ersten Referenzindex für die Alarmstufe und dem zweiten Referenzindex für die Alarmstufe liegt, kann die Steuerung feststellen, dass der Zustand der CPU die Warnstufe ist.
Wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist, kann die Steuerung eine verbleibende Lebensdauer der CPU auf der Grundlage des Indexes, des ersten und zweiten Indexes für die Alarmstufe und einer Änderungsrate des Indexes über die Zeit berechnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Systemstabilität und -verfügbarkeit verbessert werden, indem der Zustand einer CPU überwacht und die verbleibende Lebensdauer unter Verwendung eines von der CPU in einer Transportvorrichtung übertragenen Takts, einer Eingangsspannung der CPU und/oder einer Eingangsspannung eines Kernprozessors der CPU vorhergesagt wird.
Darüber hinaus werden die Auswirkungen, die gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzielt oder vorhergesagt werden können, direkt oder implizit in der detaillierten Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offengelegt. Das heißt, verschiedene Auswirkungen, die gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorhergesagt werden, werden in der detaillierten Beschreibung, die im Folgenden beschrieben wird, offenbart.
Figurenliste
Beispielhafte Ausführungsformen werden besser verstanden, wenn man die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf identische oder funktionell ähnliche Merkmale beziehen.

1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Zentraleinheit (CPU) darstellt, die in einem System zur Diagnose eines Zustands der CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer verbleibenden Lebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zur Diagnose des Zustands einer CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung der verbleibenden Lebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein typisches Taktsignal.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Diagnose eines Zustands einer CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer verbleibenden Lebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Index in Abhängigkeit von einem Fahrstandort und einer Fahrnummer zeigt darstellt.
6 zeigt ein Diagramm, das einen kumulativen Index darstellt, der durch Akkumulation des Index von 5 über einen Tag erhalten wird.
7 zeigt ein Diagramm, das einen kumulativen Index darstellt, der durch Akkumulation des Index von 5 über einen Monat erhalten wird.

Es versteht sich von selbst, dass die oben erwähnten Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind, sondern eine eher vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale darstellen, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Bestimmte Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie z. B. bestimmte Abmessungen, Ausrichtung, Lage und Form, werden zum Teil durch die jeweilige beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die hier verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Die hier verwendeten Singularformen schließen auch die Pluralformen ein, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Die Begriffe „umfassen“ und/oder „enthaltend“, wenn sie hier verwendet werden, spezifizieren das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzen Zahlen, Ebenen, Operationen, Komponenten und/oder Bestandteile, aber es wird auch verstanden, dass das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren der Merkmale, Ganzen Zahlen, Ebenen, Handlungen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausgeschlossen wird
Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ eine oder alle Kombinationen der aufgeführten Punkte ein.
Zu den Transportvorrichtungen gehören auch Fahrzeuge. Die hier verwendeten Begriffe wie „Fahrzeug“ oder „fahrend“ oder andere ähnliche Begriffe umfassen Autos, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, einschließlich Sport Utility Vehicles (SUVs), sowie Schienenfahrzeuge, Schiffe, einschließlich verschiedener Boote und Schiffe, Flugzeuge, Drohnen und dergleichen.
Es versteht sich, dass eines oder mehrere der nachstehenden Verfahren oder Aspekte davon von mindestens einem Steuergerät (z. B. elektronisches Steuergerät (ECU) usw.), einer Steuerung oder einem Steuerserver ausgeführt werden können. Die Begriffe „Steuereinheit“, „Steuerung“ oder „Steuerserver“ können sich auf eine Hardwarevorrichtung beziehen, die einen Speicher und einen Prozessor enthält. Der Speicher ist so konfiguriert, dass er Programmanweisungen speichert, und der Prozessor ist speziell so programmiert, dass er die Programmanweisungen ausführt, um einen oder mehrere unten näher beschriebene Prozesse durchzuführen. Die hier beschriebene Steuereinheit, die Steuerung oder der Steuerserver kann den Betrieb von Einheiten, Modulen, Komponenten, Geräten oder Ähnlichem steuern. Wie von einem Fachmann erkannt werden kann versteht es sich auch, dass die nachstehenden Verfahren von einer Vorrichtung ausgeführt werden können, die eine Steuereinheit oder eine Steuerung zusammen mit einer oder mehreren anderen Komponenten enthält.
Darüber hinaus kann die Steuereinheit, die Steuerung oder der Steuerserver der vorliegenden Erfindung als nichttransitorisches, computerlesbares Aufzeichnungsmedium implementiert werden, das ausführbare Programmanweisungen enthält, die von einem Prozessor ausgeführt werden. Beispiele für das computerlesbare Aufzeichnungsmedium sind ROM, RAM, Compact Disk, Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichergeräte, sind aber nicht darauf beschränkt. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann auch über ein Computernetzwerk dezentralisiert sein, um Programmbefehle in einer dezentralisierten Weise zu speichern und auszuführen, wie z. B. ein Telematikserver oder ein Controller Area Network (CAN).
Ein Verfahren und ein System zur Diagnose eines Zustands einer Zentraleinheit (CPU) für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer Restlebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann periodisch Eingangswerte und/oder Ausgangswerte der CPU überwachen, einen Zustand der CPU analysieren und die Restlebensdauer berechnen. Darüber hinaus kann der Zustand der CPU und eine verbleibende Lebensdauer davon immer genau diagnostiziert werden, indem Eingangswerte und/oder Ausgangswerte der CPU, die überwacht werden sollen, priorisiert werden.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration einer Zentraleinheit (CPU) darstellt, die in einem System zur Diagnose eines Zustands der CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer verbleibenden Lebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Wie in 1 dargestellt, ist eine CPU 20 so konfiguriert, dass sie den Betrieb einer Vielzahl von Einheiten, Modulen, Geräten und Komponenten in einer Transportvorrichtung steuert. In der vorliegenden Beschreibung wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf eine CPU für eine Transportvorrichtung angewendet, aber der Gegenstand, auf den die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann, ist nicht auf die CPU für eine Transportvorrichtung beschränkt, wobei der Fachmann verstehen kann, dass der Gedanke der vorliegenden Erfindung durch entsprechende Änderungen auf verschiedene CPUs anwendbar ist.
Die CPU 20 arbeitet nach Erhalt einer Eingangsspannung V1 einer externen Stromversorgung 10. Die CPU 20 umfasst einen internen Regler 22, einen Kernprozessor 24, ein Register 26 und einen Abtaster 28.
Der interne Regler 22 wandelt die der CPU 20 zugeführte Eingangsspannung V1 in eine Kernprozessor-Eingangsspannung V2 für den Betrieb des Kernprozessors 24 um und legt die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 an den Kernprozessor 24 an.
Der Kernprozessor 24 verarbeitet ein Eingangssignal unter Verwendung der Kernprozessor-Eingangsspannung V2 als Gebrauchsspannung und gibt ein verarbeitetes Signal als Steuersignal aus. Der Kernprozessor 24 speichert die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 in dem Register 26. Außerdem gibt der Kernprozessor 24 ein Taktsignal mit einem festgelegten Tastverhältnis S aus. Das Tastverhältnis S bezieht sich beispielsweise auf das Verhältnis einer Periode, in der während einer Periode „1“ ausgegeben wird. Wie in 3 dargestellt, wird unter der Annahme, dass ein Zyklus 100 ist, 1 während „S“ ausgegeben und 0 während „100-S“ im Tastverhältnis S. In diesem Fall ist das Tastverhältnis ein Wert zwischen 0 und 100. Da das Taktsignal im Allgemeinen eine hohe Frequenz aufweist und daher nicht für die Übertragung durch Kommunikation geeignet ist, tastet der Abtaster 28 das Taktsignal mit einer für die Kommunikation geeigneten Abtastfrequenz ab.
Um den Zustand der CPU 20 zu überwachen, ist die CPU 20 so konfiguriert, dass sie einen Zustandswert ausgibt. Dabei kann der Zustandswert die Eingangsspannung V1 der CPU 20, die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 und das Taktsignal mit einem eingestellten Tastverhältnis S sein. Zu diesem Zweck umfasst die CPU 20 ferner einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 30, einen Kommunikationsanschluss 40 und einen digitalen E/A-Anschluss 50.
Der ADC 30 wandelt die Eingangsspannung V1 der CPU 20 digital um und überträgt sie an den Kommunikationsanschluss 40.
Der Kommunikationsanschluss 40 empfängt die Eingangsspannung V1 der CPU 20 vom ADC 30, empfängt die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 vom Register 26 und empfängt das Taktsignal mit dem eingestellten Tastverhältnis S vom Abtaster 28. Der Kommunikationsanschluss 40 überträgt eine Eingangsspannung V1 der CPU 20, die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 und/oder das Taktsignal mit einem eingestellten Tastverhältnis S durch Kommunikation über eine Kommunikationsleitung 42.
Der digitale E/A-Anschluss 50 empfängt das Taktsignal mit dem eingestellten Tastverhältnis S direkt vom Kernprozessor 24 und sendet das Taktsignal mit dem eingestellten Tastverhältnis S über die digitale Signalleitung 52. Darüber hinaus kann ein zusätzlicher Abtaster (nicht dargestellt) zwischen dem digitalen E/A-Anschluss 50 und dem Kernprozessor 24 vorgesehen sein, um ein Taktsignal mit einer höheren Abtastfrequenz als der Abtastfrequenz des Abtasters 28 abzutasten und das abgetastete Taktsignal an den digitalen E/A-Anschluss 50 zu übertragen. Um hier zwischen dem Taktsignal mit dem eingestellten Tastverhältnis S, das über die Kommunikationsleitung 42 ausgegeben wird, und dem Taktsignal mit dem eingestellten Tastverhältnis S, das über die digitale Signalleitung 52 ausgegeben wird, zu unterscheiden, wird das Taktsignal mit dem eingestellten Tastverhältnis S, das über die Kommunikationsleitung 42 ausgegeben wird, als „Kommunikationstaktsignal“ bezeichnet und das Taktsignal mit dem eingestellten Tastverhältnis S, das über die digitale Signalleitung 52 ausgegeben wird, als „digitales Taktsignal“ bezeichnet. Eine Frequenz des digitalen Taktsignals ist höher als die des Kommunikationstaktsignals.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems zur Diagnose des Zustands einer CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung der verbleibenden Lebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 2 dargestellt, ist ein System zur Diagnose des Zustands einer CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung der verbleibenden Lebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung so konfiguriert, dass es gleichzeitig mehrere CPUs (CPU1, CPU2, CPU3, ..., CPUn) überwacht. Das System umfasst die mehreren zu überwachenden CPUs (CPU1, CPU2, CPU3, ..., CPUn), einen Sensor 80, eine Steuerung 60 und eine Ausgabevorrichtung 70.
Jede der mehreren CPUs (CPU1, CPU2, CPU3, ..., CPUn) überträgt direkt ein Taktsignal (d.h. ein digitales Taktsignal) mit einem eingestellten Tastverhältnis S über die digitale Signalleitung 52 an die Steuerung 60 und überträgt die Eingangsspannung V1 der CPU 20, die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 und/oder ein Taktsignal (d.h. ein Kommunikationstaktsignal) mit einem eingestellten Tastverhältnis S durch Kommunikation über die Kommunikationsleitung 42. Wie oben beschrieben, sind die Eingangsspannung V1 der CPU 20, die Kernprozessor-Eingangsspannung V2, das Kommunikationstaktsignal und/oder das digitale Taktsignal Beispiele für Zustandswerte.
Der Sensor 80 erfasst eine Zustandsvariable und übermittelt die Zustandsvariable an die Steuerung 60. Hier bezieht sich die Zustandsvariable auf eine Variable, die den Zustandswert beeinflussen kann. Die Zustandswerte der CPU 20 sollten die eingestellten Zustandswerte beibehalten, aber die Werte können unter dem Einfluss von Zustandsvariablen variieren. Daher wird der Zustandswert entsprechend der Zustandsvariablen (genauer gesagt, der Index entsprechend der Zustandsvariablen) in geeigneter Weise grafisch dargestellt, so dass der Einfluss der Zustandsvariablen auf den Zustandswert auf einen Blick erkennbar ist (siehe z. B. die 5 bis 7). Bei der Zustandsvariable kann es sich beispielsweise um einen Fahrstandort, eine Fahrgeschwindigkeit und die Anzahl der Fahrzeiten handeln. Bei Fahrzeugen wie Schienenfahrzeugen, Flugzeugen und Bussen, die wiederholt in einem bestimmten Abschnitt nach einem bestimmten Zeitplan verkehren, kann die Zustandsvariable außerdem ein Fahrstandort und die Anzahl der Fahrzeiten sein.
Die Steuerung 60 empfängt ein digitales Taktsignal als Zustandswert über die digitale Signalleitung 52 von jeder der mehreren CPUs 20, empfängt die Eingangsspannung V1 der CPU 20, die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 und/oder das Kommunikationstaktsignal als Zustandswerte über die Kommunikationsleitung 42 und empfängt Zustandsvariablen wie den Fahrstandort und die Anzahl der Fahrzeiten von dem Sensor 80. Die Steuerung 60 berechnet den Zustand und/oder die verbleibende Lebensdauer jeder CPU 20 auf der Grundlage des Zustandswertes und überträgt diesen an die Ausgabevorrichtung 70. Zu diesem Zweck kann die Steuerung 60 als ein oder mehrere Prozessoren implementiert werden, die von einem eingestellten Programm betrieben werden, und das eingestellte Programm kann so programmiert werden, dass es jede Operation des Verfahrens zur Diagnose des Zustands der CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer Restlebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchführt.
Die Steuerung 60 kann den Zustand jeder CPU 20 als eine Normalstufe, eine Aufmerksamkeitsstufe, eine Warnstufe oder eine Alarmstufe gemäß einer festgelegten Referenz bestimmen. Dabei zeigt die Alarmstufe einen Zustand an, in dem die entsprechende CPU 20 völlig außer Betrieb ist. Auch wenn der Zustand der CPU 20 nicht normal ist, kann die Steuerung 60 eine verbleibende Lebensdauer bis zum Eintritt in die Alarmstufe berechnen. Die Steuerung 60 überträgt Daten, die den Zustand und/oder die verbleibende Lebensdauer der CPU 20 anzeigen, an die Ausgabevorrichtung 70.
Die Ausgabevorrichtung 70 empfängt die Daten, die den Zustand und/oder die verbleibende Lebensdauer der CPU 20 anzeigen, von der Steuerung 60 und gibt den Zustand und/oder die verbleibende Lebensdauer der CPU 20 aus. Die Ausgabevorrichtung 70 kann zum Beispiel ein Display, ein Lautsprecher oder ähnliches sein.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Diagnose eines Zustands einer CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer verbleibenden Lebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 4 dargestellt, beginnt das Verfahren zur Diagnose eines Zustands einer CPU für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer verbleibenden Lebensdauer gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Vorgang S100. In Vorgang S100 erfasst der Sensor 80 eine Zustandsvariable und überträgt die Zustandsvariable an die Steuerung 60, und die Steuerung 60 empfängt den Zustandswert über die Kommunikationsleitung 42 und/oder die digitale Signalleitung 52. Wie oben beschrieben, kann der Zustandswert ein digitales Taktsignal, die Eingangsspannung V1 der CPU 20, die Eingangsspannung des Kernprozessors V2 und/oder ein Kommunikationstaktsignal sein. Um die Genauigkeit der Zustandsdiagnose zu erhöhen, kann der Zustandswert außerdem priorisiert werden. In einem Beispiel hat das digitale Taktsignal die höchste Priorität, das Kommunikationstaktsignal hat eine mittlere Priorität, und die Eingangsspannung V1 der CPU 20 und die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 haben die gleiche Priorität, wobei diese Priorität die niedrigste ist. In einem anderen Beispiel hat das digitale Taktsignal die höchste Priorität, und das Kommunikationstaktsignal, die Eingangsspannung V1 der CPU 20 und die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 können die gleiche Priorität haben, wobei diese Priorität die niedrigste ist. Die Steuerung 60 kann den Zustand der entsprechenden CPU 20 unter Verwendung des Zustandswertes mit einer relativ hohen Priorität unter den verfügbaren Zustandswerten überwachen und eine verbleibende Lebensdauer berechnen. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Zustandsdiagnose und der Berechnung der Restlebensdauer erhöht werden.
Wenn die Daten, die Zustandsvariablen und Zustandswerte enthalten, erkannt werden, bestimmt die Steuerung 60, ob die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte größer oder gleich einer eingestellten Anzahl von Zustandswerten ist (S110). Wenn der Zustand der entsprechenden CPU 20 in einem Zustand diagnostiziert wird, in dem die Anzahl der akkumulierten Zustandswerte gering ist, kann ein Fehler auftreten. Dementsprechend wird der Zustand der entsprechenden CPU 20 nicht diagnostiziert und eine Datenbank für die Zustandsdiagnose aufgebaut, wenn die Anzahl der zuvor gesammelten Zustandswerte kleiner als die eingestellte Anzahl von Zustandswerten ist.
Genauer gesagt, wenn die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte kleiner ist als die eingestellte Anzahl von Zustandswerten, akkumuliert die Steuerung 60 einen aktuell erkannten Zustandswert (S170). Außerdem berechnet die Steuerung 60 einen Index, indem sie den aktuell erfassten Zustandswert verarbeitet (S180). Darüber hinaus berechnet die Steuerung 60 einen ersten und einen zweiten Referenzindex, indem sie den Index verarbeitet (S190).
Der Index ist definiert als ein Wert, der sich aus der Subtraktion eines eingestellten Zustandswertes von dem aktuell ermittelten Zustandswert ergibt.
Wenn der Zustandswert beispielsweise ein digitales Taktsignal oder ein Kommunikationstaktsignal ist, wird der Index nach der folgenden Gleichung berechnet. $Id = Smes - S$
Dabei ist Id ein Index, Smes ein aktuell erkanntes Tastverhältnis und S ein festgelegtes Tastverhältnis.
Ein weiteres Beispiel: Wenn der Zustandswert die Eingangsspannung V1 der CPU 20 ist, wird der Index nach der folgenden Gleichung berechnet. $Id = V 1 mes - V 1$
Dabei ist V1mes die aktuell ermittelte Eingangsspannung der CPU, und V1 ist die eingestellte Eingangsspannung der CPU.
Ein weiteres Beispiel: Wenn der Zustandswert die Kernprozessor-Eingangsspannung V2 ist, wird der Index nach der folgenden Gleichung berechnet. $Id = V 2 mes - V 2$
Dabei ist V2mes die aktuell ermittelte Kernprozessor-Eingangsspannung, und V2 ist die eingestellte Kernprozessor-Eingangsspannung.
Wenn der Index berechnet wird, akkumuliert die Steuerung 60 den berechneten Index und berechnet einen Maximalwert Idmax und einen Minimalwert Idmin der akkumulierten Indizes. Darüber hinaus wird ein erster Referenzindex berechnet, indem ein erster Sollwert zum maximalen Indexwert Idmax addiert wird, und ein zweiter Referenzindex berechnet, indem ein zweiter Sollwert vom minimalen Indexwert Idmin subtrahiert wird.
Dabei umfassen die ersten und zweiten Referenzindizes erste und zweite Indizes für die Aufmerksamkeitsstufe, erste und zweite Indizes für die Warnstufe und erste und zweite Indizes für die Alarmstufe. Genauer gesagt wird der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe durch Addition eines ersten Sollwerts für die Aufmerksamkeitsstufe zum Maximalwert Idmax des Indexes berechnet, der erste Referenzindex für die Warnstufe wird durch Addition eines ersten Sollwerts für die Warnstufe zum Maximalwert Idmax des Indexes berechnet, und ein erster Referenzindex für die Alarmstufe kann durch Addition eines ersten Sollwerts für die Alarmstufe zum Maximalwert Idmax des Indexes berechnet werden. Außerdem wird der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe berechnet, indem ein zweiter Sollwert für die Aufmerksamkeitsstufe vom Mindestwert Idmin des Index subtrahiert wird, der zweite Referenzindex für die Warnstufe wird berechnet, indem ein zweiter Sollwert für die Warnstufe vom Mindestwert Idmin des Index subtrahiert wird, und der zweite Referenzindex für die Warnstufe wird berechnet, indem ein zweiter Sollwert für die Warnstufe vom Mindestwert Idmin des Index subtrahiert wird. Dabei sind der erste und der zweite Sollwert für die Aufmerksamkeitsstufe, der erste und der zweite Sollwert für die Warnstufe sowie der erste und der zweite Sollwert für die Alarmstufe positive ganze Zahlen, und der erste und der zweite Sollwert für die Alarmstufe sind größer als der erste und der zweite Sollwert für die Warnstufe, und der erste und der zweite Sollwert für die Warnstufe sind größer als der erste und der zweite Sollwert für die Aufmerksamkeitsstufe. Mit anderen Worten, der erste Index für die Aufmerksamkeitsstufe ist kleiner als der erste Index für die Warnstufe, und der erste Index für die Warnstufe ist kleiner als der erste Index für die Alarmstufe. Außerdem ist der zweite Index für die Aufmerksamkeitsstufe größer als der zweite Index für die Warnstufe, und der zweite Index für die Warnstufe ist größer als der zweite Index für die Alarmstufe.
Wenn der Index und der erste und zweite Referenzindex berechnet sind, wird das Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beendet.
Vor Beendigung des Verfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung 60 den Index entsprechend der Zustandsvariablen als Diagramm anzeigen, so dass die Benutzer den Einfluss der Zustandsvariablen auf den Index auf einen Blick erkennen können, wie in den 5 bis 7 dargestellt. Die 5 bis 7 zeigen einen Index entsprechend einer Fahrstelle in einem Schienenfahrzeug, das wiederholt in einem festgelegten Abschnitt fährt. Wie in 5 dargestellt, kann es schwierig sein, eine Änderung des Indexes entsprechend dem Fahrstandort zu erkennen, wenn der Index entsprechend einem Fahrstandort und der Anzahl der Fahrten angezeigt wird. Wenn jedoch der Index von 5 für einen Tag akkumuliert wird, wie in 6 dargestellt, oder der Index von 5 für einen Monat akkumuliert wird, wie in 7 dargestellt, können Änderungen im Index entsprechend dem Fahrstandort auf einen Blick erkannt werden.
Im Gegensatz zu einem Fall, in dem eine Datenbank mit einer kleinen Anzahl von Zustandswerten erstellt wird, kann sich die CPU 20 mit zunehmender Nutzung der CPU 20 verschlechtern, und die Zustandswerte der verschlechterten CPU 20 können außerhalb der ursprünglichen Zustandswerte der CPU 20 liegen. Daher kann ein Fehler auftreten, wenn der Zustand der CPU 20 unter Verwendung des Zustandswertes der CPU 20 diagnostiziert wird, der sich in erheblichem Maße verschlechtert hat. Wenn die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte gleich oder größer ist als die eingestellte Anzahl der Zustandswerte in Operation S110, wird der aktuell ermittelte Zustandswert nicht für den Aufbau der Datenbank, sondern nur für die Zustandsdiagnose verwendet. Zu diesem Zweck berechnet die Steuerung 60 den Index durch Verarbeitung des Zustandswertes (S120). Da der Vorgang S120 auf die gleiche Weise wie der Vorgang S180 durchgeführt wird, wird auf eine weitere Beschreibung verzichtet.
Wenn der Index durch Verarbeitung des aktuell erfassten Zustandswertes in Vorgang S120 berechnet wird, ruft die Steuerung 60 den ersten und zweiten Referenzindex aus der Datenbank ab, die durch die Vorgänge S170 bis S190 (S130) aufgebaut wurde. Die ersten und zweiten Referenzindizes, die aus der Datenbank abgerufen werden, umfassen die ersten und zweiten Referenzindizes für die Aufmerksamkeitsstufe, die ersten und zweiten Referenzindizes für die Warnstufe und die ersten und zweiten Referenzindizes für die Alarmstufe.
Die Steuerung 60 vergleicht den berechneten Index mit dem ersten und zweiten Index (S140).
Genauer gesagt, bestimmt die Steuerung 60, ob der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist. Wenn der Index zwischen dem ersten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe und dem zweiten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe liegt, bestimmt die Steuerung 60, dass sich die entsprechende CPU 20 auf einem normalen Niveau befindet, und gibt den Zustand der CPU 20 über die Ausgabevorrichtung 70 (S160) aus.
Wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist, bestimmt die Steuerung 60, ob der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist. Liegt der Index zwischen dem ersten Referenzindex für die Warnstufe und dem zweiten Referenzindex für die Warnstufe, bestimmt die Steuerung 60, dass sich die entsprechende CPU 20 in der Warnstufe befindet.
Wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist, bestimmt die Steuerung 60, ob der Index größer als der erste Referenzindex für die Alarmstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Alarmstufe ist. Liegt der Index zwischen dem ersten Referenzindex für die Alarmstufe und dem zweiten Referenzindex für die Alarmstufe, bestimmt die Steuerung 60, dass sich die CPU 20 in der Warnstufe befindet.
Wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Alarmstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Alarmstufe ist, bestimmt die Steuerung 60, dass die entsprechende CPU 20 die Alarmstufe erreicht hat. Wie oben beschrieben, ist die entsprechende CPU 20 völlig außer Betrieb, wenn die CPU 20 die Alarmstufe erreicht hat, und in diesem Fall ist die verbleibende Lebensdauer gleich Null.
Wenn sich die entsprechende CPU 20 im Betrieb S140 durch den Vergleich zwischen dem Index und den ersten und zweiten Referenzindizes auf der Warnstufe, der Aufmerksamkeitsstufe, der Warnstufe oder der Alarmstufe befindet, berechnet die Steuerung 60 die verbleibende Lebensdauer der entsprechenden CPU 20 auf der Grundlage des Index (S150). Die Restlebensdauer der entsprechenden CPU 20 kann anhand der folgenden Gleichung berechnet werden. $\begin{array}{l} Verbleibende Lebensdauer = (erster Index f \ddot{u} r Alarmstufe - Index) * abs \\ (\ddot{A} nderungsrate des Index \ddot{u} ber die Zeit) \end{array}$
$\begin{array}{l} Verbleibende Lebensdauer = (Index - zweiter Index f \ddot{u} r Alarmstufe) * abs \\ (\ddot{A} nderungsrate des Index \ddot{u} ber die Zeit) \end{array}$
Hier bezieht sich abs() auf einen absoluten Wert, und die Änderungsrate des Index im Laufe der Zeit kann mit Hilfe einer Methode des gleitenden Mittelwerts, einer Partikelfiltermethode, einer Hyperfunktionsregressionsmethode oder ähnlichen Methoden berechnet werden. Darüber hinaus wird bei der Berechnung der verbleibenden Lebensdauer entsprechend dem Vorzeichen des Index der erste Index für die Alarmstufe oder der zweite Index für die Alarmstufe verwendet. Das heißt, wenn das Vorzeichen des Indexes eine positive Zahl ist, wird die verbleibende Lebensdauer der entsprechenden CPU 20 unter Verwendung des ersten Indexes für die Alarmstufe berechnet. Ist das Vorzeichen des Indexes hingegen negativ, wird die Restlebensdauer der entsprechenden CPU 20 anhand des zweiten Indexes für die Alarmstufe berechnet.
Wenn die verbleibende Lebensdauer der CPU 20 in Operation S150 berechnet wird, gibt die Steuerung 60 den Zustand und die verbleibende Lebensdauer der entsprechenden CPU 20 über die Ausgabevorrichtung 70 (S160) aus.
Obwohl diese Erfindung im Zusammenhang mit den derzeit als praktisch angesehenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offengelegten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Im Gegenteil, es ist beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen im Rahmen der Gedanken und des Anwendungsbereichs der beigefügten Ansprüche abzudecken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020220003957 [0001]

Claims

Ein Verfahren zur Diagnose eines Zustands einer Zentraleinheit (CPU) für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer Restlebensdauer, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen von Daten, durch eine Steuerung, wobei die Daten Zustandswerte umfassen; Vergleich der Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte mit einer eingestellten Anzahl von Zustandswerten durch die Steuerung; Aufbauen einer Datenbank durch die Steuerung als Reaktion auf die Feststellung, dass die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte kleiner ist als die eingestellte Anzahl von Zustandswerten; und Diagnostizieren eines Zustands der CPU durch die Steuerung in Reaktion auf die Feststellung, dass die Anzahl der zuvor akkumulierten Zustandswerte größer oder gleich der eingestellten Anzahl von Zustandswerten ist, wobei der Aufbau der Datenbank umfasst: Akkumulation eines aktuell gemessenen Zustandswertes; Berechnen eines Indexes durch Verarbeiten des aktuell gemessenen Zustandswertes; und Berechnung eines ersten und eines zweiten Referenzindexes durch Verarbeitung des Indexes, wobei der Zustandswert eine Eingangsspannung der CPU, eine Kernprozessor-Eingangsspannung, ein Kommunikationstaktsignal oder ein digitales Taktsignal ist, wobei die Eingangsspannung der CPU, die Eingangsspannung des Kernprozessors und das Kommunikationstaktsignalüber einen Kommunikationsanschluss ausgegeben werden, und das digitale Taktsignal über einen digitalen E/A-Anschluss ausgegeben wird, ein Zustand der CPU auf der Grundlage eines Zustandswertes diagnostiziert wird, der eine höhere Priorität unter den verfügbaren Zustandswerten hat, und das digitale Taktsignal, das über den digitalen E/A-Anschluss ausgegeben wird, höchste Priorität hat.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: die Eingangsspannung der CPU und die Eingangsspannung des Kernprozessors die gleiche Priorität haben, und das Kommunikationstaktsignal eine höhere Priorität als die Eingangsspannung der CPU und die Eingangsspannung des Kernprozessors hat.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: die Eingangsspannung der CPU, die Eingangsspannung des Kernprozessors und das Kommunikationstaktsignal die gleiche Priorität haben.
Das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: der Index als ein Wert definiert ist, der sich aus der Subtraktion eines eingestellten Zustandswertes von einem aktuell erfassten Zustandswert ergibt, der erste Referenzindex wird berechnet, indem ein erster Sollwert zu einem Maximalwert des kumulierten Indexes addiert wird, der zweite Referenzindex wird berechnet, indem der zweite eingestellte Wert vom Minimalwert der akkumulierten Indizes subtrahiert wird, die ersten und zweiten Referenzindizes umfassen erste und zweite Referenzindizes für eine Aufmerksamkeitsstufe, erste und zweite Referenzindizes für eine Warnstufe und erste und zweite Referenzindizes für eine Alarmstufe, der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist kleiner als der erste Referenzindex für die Warnstufe, der erste Referenzindex für die Warnstufe ist kleiner als der erste Referenzindex für die Alarmstufe, und der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist größer als der zweite Referenzindex für die Warnstufe, und der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist größer als der zweite Referenzindex für die Alarmstufe.
Das Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass: die Diagnose des Zustands der CPU umfasst: Vergleich eines Indexes gemäß einem aktuell gemessenen Zustandswert mit ersten und zweiten Referenzindizes für eine Aufmerksamkeitsstufe; Vergleichen des Index mit dem ersten und zweiten Referenzindex für die Warnstufe als Reaktion auf die Feststellung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist; Vergleichen des Index mit dem ersten und zweiten Referenzindex für die Alarmstufe als Reaktion auf die Feststellung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist; und Bestimmen, dass der Zustand der CPU die Alarmstufe ist, und Ausgeben des Zustands der CPU an eine Ausgabevorrichtung in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist.
Das Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: das Diagnostizieren des Zustands der CPU ferner das Bestimmen, dass ein Zustand der CPU normal ist, in Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Index zwischen dem ersten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe und dem zweiten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe liegt, und das Ausgeben des Zustands der CPU umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: das Diagnostizieren des Zustands der CPU ferner das Bestimmen umfasst, dass der Zustand der CPU die Aufmerksamkeitsstufe ist, als Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist und zwischen dem ersten Referenzindex für die Warnstufe und dem zweiten Referenzindex für die Warnstufe liegt und Ausgeben des Zustands der CPU.
Das Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: die Diagnose des Zustands der CPU ferner die Bestimmung umfasst, dass der Zustand der CPU die Warnstufe ist, als Reaktion auf eine Bestimmung, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist und zwischen dem ersten Referenzindex für die Alarmstufe und dem zweiten Referenzindex für die Alarmstufe liegt und die Ausgabe des Zustands der CPU.
Das Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass: die Diagnose des Zustands der CPU ferner die Berechnung einer verbleibenden Lebensdauer der CPU als Reaktion auf eine Bestimmung umfasst, dass der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist.
Das Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn das Vorzeichen des Indexes positiv ist, die verbleibende Lebensdauer der CPU berechnet wird, indem ein Wert, der sich aus der Subtraktion des Indexes vom ersten Index für die Alarmstufe ergibt, mit einem absoluten Wert einer Änderungsrate des Indexes über die Zeit multipliziert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei: wenn das Vorzeichen des Indexes negativ ist, die verbleibende Lebensdauer der CPU berechnet wird, indem ein Wert, der sich aus der Subtraktion des zweiten Indexes für die Alarmstufe vom Index ergibt, mit einem absoluten Wert einer Änderungsrate des Indexes über die Zeit multipliziert wird.
System zur Diagnose eines Zustands einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) für eine Transportvorrichtung und zur Berechnung einer verbleibenden Lebensdauer, wobei das System Folgendes umfasst: eine CPU mit: einem internen Regler, der beim Empfang einer Eingangsspannung arbeitet und die Eingangsspannung in eine Kernprozessor-Eingangsspannung umwandelt, einem Kernprozessor, der die Kernprozessor-Eingangsspannung von dem internen Regler empfängt und ein Taktsignal mit einem eingestellten Tastverhältnis ausgibt, einem Register, in dem die Kernprozessor-Eingangsspannung aufgezeichnet wird, einem Abtaster, der das von dem Kernprozessor ausgegebene Taktsignal in ein Kommunikationstaktsignal abtastet, einem Analog-Digital-Wandler (ADC), der eine Eingangsspannung digital umwandelt, einem Kommunikationsanschluss, der die Eingangsspannung vom ADC empfängt, die Kernprozessor-Eingangsspannung vom Register empfängt und das Kommunikationstaktsignal vom Abtaster empfängt und die Eingangsspannung, die Kernprozessor-Eingangsspannung und/oder das Kommunikationstaktsignal durch Kommunikation ausgibt, und einem digitalen Eingangs-/Ausgangs-Port (E/A), der das vom Kernprozessor ausgegebene Taktsignal als digitales Taktsignal ausgibt; eine Steuerung, der die Eingangsspannung, die Kernprozessor-Eingangsspannung und/oder das Kommunikationstaktsignal von dem Kommunikationsanschluss als einen Zustandswert empfängt und den Zustandswert verarbeitet, um einen Zustand und/oder eine verbleibende Lebensdauer der CPU zu berechnen; und eine Ausgabevorrichtung, die den Zustand und/oder die verbleibende Lebensdauer der CPU von der Steuerung empfängt und den empfangenen Zustand und/oder die verbleibende Lebensdauer der CPU ausgibt, wobei die Steuerung einen Zustand der CPU auf der Grundlage eines Zustandswertes diagnostiziert, der eine höhere Priorität unter den verfügbaren Zustandswerten hat, wobei das über den digitalen E/A-Anschluss ausgegebene digitale Taktsignal die höchste Priorität hat.
Das System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass: die Eingangsspannung der CPU und die Eingangsspannung des Kernprozessors die gleiche Priorität haben, und das Kommunikationstaktsignal eine höhere Priorität als die Eingangsspannung der CPU und die Eingangsspannung des Kernprozessors hat.
Das System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass: die Eingangsspannung der CPU, die Eingangsspannung des Kernprozessors und das Kommunikationstaktsignal die gleiche Priorität haben.
Das System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass: die Steuerung einen Index berechnet, indem er einen eingestellten Zustandswert von einem aktuell erfassten Zustandswert subtrahiert, einen ersten Referenzindex berechnet, indem er einen ersten eingestellten Wert zu einem Maximalwert der akkumulierten Indizes addiert, und einen zweiten Referenzindex berechnet, indem er einen zweiten eingestellten Wert von einem Minimalwert der akkumulierten Indizes subtrahiert, die ersten und zweiten Referenzindizes umfassen die ersten und zweiten Referenzindizes für die Aufmerksamkeitsstufe, die ersten und zweiten Referenzindizes für die Warnstufe und die ersten und zweiten Referenzindizes für die Alarmstufe, der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe kleiner ist als der erste Referenzindex für die Warnstufe, der erste Referenzindex für die Warnstufe kleiner ist als der erste Referenzindex für die Alarmstufe, der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe größer ist als der zweite Referenzindex für die Warnstufe, und der zweite Referenzindex für die Warnstufe größer ist als der zweite Referenzindex für die Warnstufe.
Das System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass: die Steuerung den Index entsprechend dem aktuell gemessenen Zustandswert mit den ersten und zweiten Referenzindizes für die Aufmerksamkeitsstufe vergleicht, den Index mit den ersten und zweiten Referenzindizes für die Warnstufe vergleicht, wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist, den Index mit den ersten und zweiten Referenzindizes für die Alarmstufe vergleicht, wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist, und bestimmt, dass der Zustand der CPU die Alarmstufe ist, wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Alarmstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Alarm stufe ist.
Das System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn der Index zwischen dem ersten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe und dem zweiten Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe liegt, bestimmt die Steuerung, dass der Zustand der CPU normal ist.
Das System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist und zwischen dem ersten Referenzindex für die Warnstufe und dem zweiten Referenzindex für die Warnstufe liegt, bestimmt die Steuerung, dass der Zustand der CPU die Aufmerksamkeitsstufe ist.
Das System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Warnstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Warnstufe ist und zwischen dem ersten Referenzindex für die Alarmstufe und dem zweiten Referenzindex für die Alarmstufe liegt, bestimmt die Steuerung, dass der Zustand der CPU die Warnstufe ist.
Das System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass: wenn der Index größer als der erste Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe oder kleiner als der zweite Referenzindex für die Aufmerksamkeitsstufe ist, berechnet die Steuerung eine verbleibende Lebensdauer der CPU auf der Grundlage des Index, des ersten und zweiten Index für die Alarmstufe und einer Änderungsrate des Index über die Zeit.