FR3060131A1 - Procede pour surveiller un composant electromecanique d'un systeme d'automatisation - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour surveiller un composant électromécanique d'un système d'automatisation. Ce procédé comprend la saisie (101) d'une grandeur d'état mécanique du composant électromécanique, la saisie (103) d'une grandeur d'état électrique du composant, la détermination (105) d'un état du composant électromécanique sur la base d'un graphique multidimensionnel avec plusieurs états du composant électromécanique, une grandeur d'état mécanique et une grandeur d'état électrique étant attribuées à chaque état dudit composant électromécanique
Description
(57) L'invention concerne un procédé pour surveiller un composant électromécanique d'un système d'automatisation. Ce procédé comprend la saisie (101) d'une grandeur d'état mécanique du composant électromécanique, la saisie (103) d'une grandeur d'état électrique du composant, la détermination (105) d'un état du composant électromécanique sur la base d'un graphique multidimensionnel avec plusieurs états du composant électromécanique, une grandeur d'état mécanique et une grandeur d'état électrique étant attribuées à chaque état dudit composant électromécanique
100
La présente invention porte sur le domaine de l'automatisation. Elle concerne un procédé pour surveiller un composant électromécanique d'un système d'automatisation.
Sur un composant électromécanique d'un système d'automatisation, par exemple un appareil de connexion ou un appareil de coupure de sécurité, l'état et le fonctionnement dudit composant électromécanique peuvent varier en fonction des conditions d'environnement. La cause réside par exemple dans les variations de température, les vibrations, l'usure du composant, l'usure de contacts électriques ou l'usure mécanique de valves.
A l'heure actuelle, la prévision de la durée de vie d'un composant électromécanique se fait habituellement à partir de tests empiriques. On part typiquement du principe que les composants électromécaniques testés offrent une image représentative des dispersions des paramètres, et que les résultats de tests correspondent à une distribution à laquelle on peut s'attendre statistiquement. On déduit enfin des résultats de test une prévision basée sur le comportement d'usure. En ce qui concerne les composants électromécaniques, en particulier les relais, la distribution Weibull s'est avérée applicable pour l'usure de contacts de connexion, sur la base de points d'appui déterminés de manière expérimentale en ce qui concerne un moment de défaillance.
Selon la distribution Weibull déterminée, on peut désormais déduire une prévision pour savoir quel nombre de cycles de manœuvres est atteint typiquement par un pourcentage défini d'une population. Un inconvénient de cette approche réside dans le fait que la précision de prévision dépend de la quantité de composants électromécaniques testés, et de la capacité de représentation de la dispersion réelle des paramètres. Un autre inconvénient est que la valeur limite déterminée est fixée typiquement de manière trop conservatrice, dans le cas de l'utilisation d'un composant électromécanique, c'est-à-dire que les intervalles de maintenance sont trop fréquents et que les composants électromécaniques sont pour cette raison surdimensionnés et inutilement coûteux. Un autre inconvénient est qu'un certain nombre de composants électromécaniques en cours d'utilisation tombent en panne avant une panne attendue, et qu'il peut se produire pour cette raison des dysfonctionnements, des incidents, voire des pannes potentiellement dangereuses.
C'est pourquoi la présente invention a pour but de créer un concept efficace pour surveiller un composant électromécanique d'un système d'automatisation.
Ce but est atteint avec un procédé qui, selon un premier aspect, comprend : la saisie d'une grandeur d'état mécanique du composant électromécanique ; la saisie d'une grandeur d'état électrique du composant électromécanique ; la détermination d'un état du composant électromécanique sur la base d'un graphique multidimensionnel avec plusieurs états du composant électromécanique, une grandeur d'état mécanique et une grandeur d'état électrique étant attribuées à chaque état dudit composant électromécanique.
Selon un mode de réalisation, dans le graphique multidimensionnel un paramètre géométrique est attribué à chaque état du composant électromécanique, le procédé comprenant : la détermination d'un paramètre géométrique du composant électromécanique ; et une détermination de l'état du composant électromécanique sur la base du graphique multidimensionnel, l'état déterminé étant attribué à la grandeur d'état mécanique saisie, à la grandeur d'état électrique saisie et au paramètre géométrique.
Selon un mode de réalisation, le graphique multidimensionnel est représenté par des valeurs de données numériques, en particulier des valeurs de données numériques stockées préalablement. Ces valeurs de données numériques peuvent être stockées préalablement dans une mémoire du composant électromécanique.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend : l'interpolation entre des points d'appui du graphique multidimensionnel afin de déterminer l'état du composant électromécanique, les points d'appui étant définis par des grandeurs d'état électriques, des grandeurs d'état mécaniques et/ou des paramètres géométriques.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend : une définition du graphique multidimensionnel sur la base d'un modèle de comportement du composant électromécanique, le modèle de comportement tenant compte d'une influence de la grandeur d'état mécanique saisie sur la grandeur d'état électrique saisie.
Selon un mode de réalisation, le graphique multidimensionnel est défini grâce à la réalisation d'une simulation de comportement du composant électromécanique, ladite simulation de comportement mettant en œuvre le modèle de comportement.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend également un affichage de l'état déterminé du composant électromécanique, en particulier à l'aide d'un dispositif d'affichage.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend également la production d'un signal de commande pour la commande du composant électromécanique en réaction à l'état déterminé dudit composant électromécanique, et la commande du composant électromécanique avec le signal de commande produit.
Selon un mode de réalisation, la grandeur d'état mécanique et la grandeur d'état électrique sont saisies par le composant électromécanique.
Selon un mode de réalisation, la grandeur d'état mécanique comprend l'une des grandeurs d'état mécaniques suivantes : un rebondissement d'un contact du composant électromécanique, une durée du rebondissement d'un contact du composant électromécanique, un nombre de rebondissements d'un contact du composant électromécanique, une température d'un élément du composant électromécanique, une température ambiante du composant électromécanique, une vitesse de déplacement d'un élément du composant électromécanique, en particulier d'un induit, une force de contact ou une force de détachement d'un contact du composant électromécanique.
Selon un mode de réalisation, la qrandeur d'état électrique est un courant passant à travers le composant électromécanique ou une tension dudit composant électromécanique.
Selon un mode de réalisation, l'état déterminé du composant électromécanique est une durée de vie dudit composant électromécanique.
Selon un mode de réalisation, le composant électromécanique est un commutateur électromécanique, en particulier un relais.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un composant électromécanique. Ce composant électromécanique comprend un dispositif de saisie qui est conçu pour saisir une qrandeur d'état mécanique du composant électromécanique et une qrandeur d'état électrique dudit composant électromécanique. Le composant électromécanique comprend éqalement une mémoire dans laquelle est stocké un qraphique multidimensionnel avec plusieurs états du composant électromécanique, une qrandeur d'état mécanique et une qrandeur d'état électrique étant attribuées à chaque état du composant électromécanique. Le composant électromécanique comprend en outre un processeur qui est conçu pour déterminer un état du composant électromécanique sur la base du qraphique multidimensionnel.
Le composant électromécanique est conçu pour mettre en œuvre le procédé. D'autres caractéristiques dudit composant électromécanique résultent directement des caractéristiques du procédé.
Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un proqramme informatique avec un code de proqramme pour la mise en œuvre du procédé. Le composant électromécanique peut être installé, d'un point de vue de la proqrammation, pour exécuter le code de proqramme ou des parties du code de proqramme.
D'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée suivante de modes de réalisation de celle-ci, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique d'un procédé pour surveiller un composant électromécanique d'un système d'automatisation ;
la figure 2 montre une représentation schématique d'un composant électromécanique ;
la figure 3 montre des représentations schématiques de graphiques multidimensionnels ;
la figure 4a montre une représentation schématique d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
la figure 4a' montre une représentation schématique d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
la figure 4b montre une représentation schématique d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
la figure 4b' montre une représentation schématique d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
la figure 5a montre des représentations schématiques de courbes dans le temps de grandeurs d'état d'un composant électromécanique ;
la figure 5b montre des représentations schématiques de courbes dans le temps de grandeurs d'état d'un composant électromécanique ;
la figure 5c montre des représentations schématiques de courbes dans le temps de grandeurs d'état d'un composant électromécanique ;
la figure 5d montre des représentations schématiques de courbes dans le temps de grandeurs d'état d'un composant électromécanique ;
la figure 5e montre des représentations schématiques de courbes dans le temps de grandeurs d'état d'un composant électromécanique ;
la figure 5f montre des représentations schématiques d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
la figure 6a montre une représentation schématique d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
la figure 6a' montre une représentation schématique d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
la figure 6b montre une représentation schématique d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
la figure 6b' montre une représentation schématique d'un modèle de comportement destiné à définir un graphique multidimensionnel ;
La figure 1 montre une représentation schématique d'un procédé 100 pour surveiller un composant électromécanique d'un système d'automatisation. Ce procédé 100 comprend une saisie 101 d'une grandeur d'état mécanique dudit composant électromécanique, une saisie 103 d'une grandeur d'état électrique du composant électromécanique, et une détermination 105 d'un état du composant électromécanique sur la base d'un graphique multidimensionnel avec plusieurs états dudit composant électromécanique, une grandeur d'état mécanique et une grandeur d'état électrique étant attribuées à chaque état du composant électromécanique.
La figure 2 montre une représentation schématique d'un composant électromécanique 200. Ce composant électromécanique 200 comprend un dispositif de saisie qui est conçu pour saisir une grandeur d'état mécanique et une grandeur d'état électrique dudit composant électromécanique 200. Il comprend également une mémoire 203 dans laquelle est stocké un graphique multidimensionnel avec plusieurs états dudit composant 200, une grandeur d'état mécanique et une grandeur d'état électrique étant attribuées à chaque état du composant 200. Il comprend en outre un processeur 205 qui est conçu pour déterminer un état dudit composant 200 sur la base du graphique multidimensionnel.
La figure 3 montre des représentations schématiques de graphiques multidimensionnels. Ces graphiques multidimensionnels peuvent être un modèle de comportement pour la description d'un état, par exemple une durée de vie, pour un composant électromécanique, notamment un relais. La description de l'état peut se faire à l'aide du modèle de comportement avec lequel une prévision de l'état peut avoir lieu par exemple en tenant compte des conditions de charge, des conditions d'environnement et des paramètres géométriques.
Le concept peut consister à représenter des états du composant électromécanique déterminés de manière expérimentale, par exemple des valeurs de durée de vie, dans le modèle de comportement en tenant compte des conditions de charge, des conditions d'environnement, des grandeurs d'état mécaniques, des grandeurs d'état électriques et/ou des paramètres géométriques, afin d'en déduire une prévision de l'état auquel on peut s'attendre, par exemple de la durée de vie dans le sens de la fiabilité.
Une charge à connecter peut être attribuée à des zones de charge qui sont caractérisées par des mécanismes de panne identiques, mais par des intensités de charge différentes, par exemple :
- tension continue/tension alternative ;
- charge inductive/charge ohmique/charge capacitive et combinaisons ; ou
- charge réduite et interruption de contact.
Le résultat est qu'un graphique peut être créé, qui représente un état, par exemple une durée de vie, d'un composant électromécanique en fonction des conditions de charge, des conditions d'environnement, des grandeurs d'état mécaniques, des grandeurs d'état électriques et/ou des paramètres géométriques.
Voici en détail les étapes qui peuvent être exécutées pour cela :
Etape 1 :
Enregistrement de électriques, grandeurs géométriques pertinents les grandeurs d'état mécaniques, paramètres cela est souhaitable, toutes d'état et, si d'autres paramètres de chaque composant électromécanique à tester.
Etape 2 :
Fixation et/ou détermination des zones de charge et définition de charges sélectionnées qui représentent de manière suffisante les zones de charge, par exemple la valeur maximale, la valeur moyenne et la valeur minimale.
Etape 3 :
Réalisation des tests aux endroits sélectionnés des zones de charge définies, avec différents paramètres, par exemple une surcourse, un intervalle de contact, une force de rappel ou un temps de rebondissement.
Etape 4 :
Création du modèle de comportement à l'aide des résultats de test, en tenant compte de la variation ou de la dispersion des paramètres.
L'application de la prévision sur la base d'un graphique multidimensionnel se fait en déduisant du graphique l'état auquel on peut s'attendre, en tenant compte des valeurs caractéristiques du composant électromécanique, par exemple la surcourse, l'intervalle de contact, la force de rappel ou le temps de rebondissement. En tenant compte de cycles de manœuvre déjà accomplis, on peut prévoir par exemple la durée de vie qu'il reste encore.
Un exemple d'application de ce modèle de comportement réside dans une représentation d'un composant électromécanique réel, par exemple d'un relais avec un système électronique et un micrologiciel, avec laquelle des valeurs caractéristiques importantes pour la durée de vie électrique sont déterminées ou mesurées en cours de fonctionnement, et une durée de vie restante doit être déduite en tenant compte de la charge connectée, avec la tension/le courant sur le contact, de cycles de manœuvre déjà accomplis, et/ou de conditions d'environnement.
Dans le cas d'une panne à laquelle on peut s'attendre, en raison d'un nombre de cycles de manœuvres élevé, à durée définie, le système faire l'objet d'une maintenance l'intérieur d'une d'automatisation peut préventive, ou les composants électromécaniques peuvent être changés. L'intégration de ce modèle de comportement dans un modèle de système à multidimensionnel est avantageuse.
D'autres modes l'aide d'un graphique un simulateur de Le composant d'exécution du procédé 100 et du composant électromécanique 200 vont être décrits plus en détail dans ce qui suit.
Le procédé 100 permet une analyse et une surveillance du composant électromécanique 200 à l'aide d'un graphique multidimensionnel qui peut être défini sur la base d'un modèle de comportement. A cet effet, comportement peut être utilisé, électromécanique 200 peut par exemple être un appareil de connexion. Le concept permet, avec les grandeurs d'état saisies à partir du composant électromécanique 200 réel, qui peuvent être des valeurs caractéristiques, de représenter un comportement dudit composant 200 à l'aide du graphique multidimensionnel.
Dans la simulation de comportement ou la simulation de système, les composants de différents domaines qui sont présents dans un système d'automatisation sont représentés dans des modèles de comportement et sont reliés par l'intermédiaire de grandeurs d'état ou de grandeurs effectives, par exemple un courant, une force, un flux ou un état logique. L'avantage de la simulation de comportement réside par exemple dans le fait que l'action et la répercussion des grandeurs d'état peuvent être prises ίο en compte. Ainsi, par exemple, les répercussions de systèmes mécaniques sur des systèmes électromagnétiques et électriques peuvent être représentées.
La simulation représente ainsi un état du composant électromécanique 200. De cette manière, des valeurs et variations des grandeurs d'état mécaniques ou électriques, par exemple, peuvent être saisies.
Outre la représentation dans des modèles de comportement avec un flux bidirectionnel des grandeurs d'état, des modèles de comportement complexes peuvent être représentés par l'intermédiaire de métamodèles, et être intégrés dans la simulation de comportement. L'application de métamodèles est avantageuse par exemple dans la représentation d'un comportement de fiabilité de contacts électriques en fonction d'une charge, d'une surcourse mécanique, d'un intervalle de contact, d'une force de contact, d'une force de rappel, d'un rebondissement en fonction du temps, ou d'une vitesse d'ouverture. Grâce à l'intégration de métamodèles, une probabilité de panne peut aussi être déterminée à l'aide des grandeurs d'état saisies et, en cas d'état potentiellement dangereux, un arrêt du système d'automatisation peut être réalisé.
Le modèle de comportement ou de simulation comprend typiquement les objets des domaines suivants :
- circuits électriques, par exemple électroniques, capteurs tels que des barrières lumineuses ou des commutateurs ;
- capteurs magnétiques, par exemple contacts à lames souples, relais ;
- contacteurs électromagnétiques, par exemple relais, valves, capteur à effet Hall ;
- fluides, par exemple soupapes de pression, injecteurs ;
- sources thermiques, par exemple résistances de charge, chauffages, ventilateurs, refroidisseurs ;
- objets logiciels, par exemple blocs micrologiciels, PWM, OSSD ; et
- métamodèles pour la représentation de contextes stochastiques.
Les figures 4a et 4a' montrent une représentation schématique d'un modèle de comportement pour définir un graphique multidimensionnel. Le modèle concerne par exemple un appareil électromagnétique, comme composant électromécanique, schéma montre un composant de micrologiciel 401, de comportement de connexion Ce un composant électronique 403, un composant électromécanique 405, un composant à fluide 407 et une interface de données 409 pour une transmission de données bidirectionnelle. Il montre également un module de micrologiciel 411, un module électronique 413, un module électromagnétique 415, un module mécanique 417 et un module de métamodèle 419 pour déterminer une fiabilité de contact comme état du composant électromécanique.
La réalisation d'une simulation de comportement sur la base du modèle de comportement permet de définir le graphique multidimensionnel qui représente des grandeurs d'état mécaniques et des grandeurs d'état électriques du composant électromécanique sur l'état dudit composant.
Les figures 4b et 4b' montrent une représentation schématique d'un modèle de comportement pour définir un graphique multidimensionnel. Le modèle concerne par exemple un appareil électromagnétique, comme composant électromécanique. Ce schéma montre un composant de micrologiciel 401, un composant électronique 403, un composant électromécanique 405, un composant à fluide 407 et une interface de données 409 pour une transmission de données bidirectionnelle. Il montre également un objet 421 pour déterminer une durée d'arc électrique, comme état du composant électromécanique, un objet 423 pour déterminer un comportement de rebondissement de contact, comme électromécanique, et un objet 425 contact, comme de comportement de connexion du composant déterminer une du composant état pour état résistance de électromécanique, qui peuvent optionnel ou en supplément.
être utilisés titre
La réalisation d'une simulation de comportement sur la base du modèle de comportement permet de définir le graphique multidimensionnel qui représente des grandeurs d'état mécaniques et des grandeurs d'état électriques du composant électromécanique sur l'état dudit composant.
Les figures 5a à 5f montrent des représentations schématiques de courbes dans le temps de grandeurs d'état de composants électromécaniques. Deux exemples de réalisation vont être décrits plus en détail dans ce qui suit.
Premier exemple de réalisation
La durée de vie d'un contact d'un relais, comme composant électromécanique, dans le cas de charges avec un courant de démarrage élevé, par exemple de contacteurs ou de moteurs, dépend fortement du comportement de rebondissement lors du démarrage du contact.
Si le contact ne rebondit pas ou si le temps de rebondissement est inférieur à 0,1 ps, de sorte qu'il ne peut pas se former, habituellement, d'arc électrique de démarrage, l'usure de contact due au réchauffement par l'arc électrique de démarrage est plus faible que dans le cas de contacts à rebondissement avec une durée de rebondissement typiquement supérieure à 1 à 5 ms et un nombre de rebondissements situé entre 2 et 5. En cas de dépassement de valeurs critiques, par exemple du nombre de rebondissements ou de la durée de rebondissement, le contact de charge peut se souder de manière durable, et la charge peut ainsi rester en marche, ce qui peut constituer un état potentiellement dangereux.
La modification du comportement de rebondissement peut se faire grâce à un grand nombre d'influences, par exemple un nombre de cycles de manœuvre au niveau du contact de charge, l'influence d'une température ambiante ou d'une usure mécanique, l'influence d'une tension de commande ou la fatigue de ressorts de contact.
Dans cet exemple de réalisation, le comportement de rebondissement, en particulier le nombre de rebondissements ou la durée de rebondissement du contact de charge est déterminé. Si des modifications font que le comportement de rebondissement va vers des valeurs critiques en matière de nombre de rebondissements ou de durée de rebondissement, des informations sur cette modification d'état sont fournies au composant électromécanique. Un avertissement, par exemple, peut ensuite être adressé à un utilisateur, ou un arrêt peut être réalisé à un moment approprié, avant une panne, et donc avant un état critique.
La détermination du comportement de rebondissement peut se faire grâce à la saisie du courant de charge à l'aide d'un capteur de courant, par exemple un contact à lames souples, et de la répercussion mécanique du rebondissement de contact sur le courant de commande de la bobine de relais. Avec des contacts à rebondissement, le courant de charge est arrêté temporairement par le contact ouvert. En cas de charges élevées, un arc électrique peut se former entre les contacts ouverts. La saisie de la coupure et/ou de la modification du courant de charge peut être délicate si la tension de charge est très élevée, par exemple avec la tension du réseau et, qu'en raison de l'arc électrique, la tension source restante ne change que très peu.
C'est pourquoi, en supplément ou parallèlement, l'influence mécanique du contact à rebondissement sur le courant de commande de la bobine peut être déterminée. La figure 5a représente la tension d'excitation de la bobine de relais, le courant de bobine, le courant de contact au niveau du contact de fermeture, et le mouvement d'induit. Ces grandeurs d'état peuvent être saisies à l'aide d'une technique de mesure. On voit que les rebondissements du contact de fermeture ont des répercussions sur le courant de bobine. Cette influence sur le courant de bobine peut être saisie et analysée par une technique de mesure.
Une possibilité pour l'analyse est la différenciation simple à double du courant de bobine afin de saisir la modification du courant de bobine, comme le montre par exemple la figure 5b. Après que le premier contact a été établi, les rebondissements sont identifiables sous la forme de points zéro après une différenciation double du courant de bobine. Par l'intermédiaire du nombre et de la durée des points zéro, on peut identifier sur le côté commande le nombre et la durée des rebondissements de contact.
Une autre application possible est l'analyse des causes de rebondissements de contact et éventuellement d'une correction en cours de fonctionnement. Une cause de l'apparition de rebondissements peut par exemple être un échauffement du relais, et une augmentation, liée à cet échauffement, de la résistance de bobine. Cet effet réduit le courant de bobine pour l'excitation du relais, ce qui peut entraîner en même temps une diminution de la force du système magnétique et, de ce fait, une augmentation de la durée de rebondissement ou du nombre de rebondissement.
D'autres possibilités résident dans les modifications des paramètres mécaniques, par exemple dues au frottement ou à la fatigue et, ainsi, dans les modifications des rapports cinétiques lors de l'établissement du contact. Pour en déterminer les causes, il est possible de comparer les grandeurs d'état déterminées du modèle de comportement lors d'une variation des paramètres de relais et des grandeurs d'état mesurées de l'objet réel. Grâce à une optimisation des paramètres de modèle en vue d'un écart minimal d'une courbe caractéristique de modèle, par exemple du courant de bobine différencié et du courant de bobine différencié mesuré, les paramètres déterminants pour le comportement modifié de l'objet réel peuvent être déterminés, ainsi que leur grandeur. A partir de cette connaissance, par exemple grâce à une modification de la courbe caractéristique de commande, par exemple d'une augmentation de courant, d'une valeur de tension, d'une forme d'impulsion, d'une durée d'impulsion, d'une fréquence d'impulsion en cas de modulation de larqeur d'impulsion (PWM), une commande peut influencer le comportement de rebondissement de telle sorte que le nombre ou la durée des rebondissements est/soient minimalisé(s) et qu'ainsi le moment pour atteindre un état critique, par exemple d'un contact soudé de manière durable, puisse être déplacé vers 1'arrière.
Deuxième exemple de réalisation
Pour réduire la puissance de commande de relais, on choisit souvent une commande PWM (modulation de larqeur d'impulsion). L'avantaqe est que la bobine de relais, après un démarraqe, peut fonctionner avec une tension rythmée qui est suffisante pour maintenir l'état de travail. Etant donné que les paramètres de relais peuvent se disperser, la larqeur d'impulsion est choisie typiquement pour que même dans les pires conditions, cet état de travail reste maintenu pour tous les relais possibles. Mais comme très peu de relais (dans les processus à distribution normale <<0,1 %) nécessitent ces pires conditions, la qrande majorité restante est commandée par une puissance supérieure à la puissance nécessaire.
entraîne un réchauffement et, de complications, en particulier s'il y a un qrand nombre de relais commandés simultanément.
Le concept consiste à saisir la puissance de commande optimale pour le relais concerné, par exemple à l'aide d'un rapport impulsion-pause, et à réqler la commande de manière minimale pour que la position de travail soit toujours respectée.
Le déroulement est par exemple le suivant : étape 1 :
Cette puissance ce fait, des excitation du relais lors d'un laps de temps de démarraqe avec une pleine tension jusqu'à ce que la position de fin de course soit atteinte de manière sûre, étape 2 :
modulation de largeur d'impulsion de la tension de fonctionnement et mesure du courant de bobine, étape 3 :
quand le déplacement de l'induit commence (ce qui est identifiable grâce à l'augmentation de la tension de bobine), modification du taux d'impulsion de telle sorte que l'induit reste à nouveau de manière sûre dans la position de travail.
La figure 5c représente à titre d'exemple la courbe de la tension de commande, du courant de bobine, du déplacement de l'induit et de la force de contact dans des conditions normales. La tension de bobine passe au bout de 45 ms à une modulation de largeur d'impulsion qui est calculée pour que l'induit reste dans la position de travail. La figure 5d montre un exemple de cas dans lequel la modulation de largeur d'impulsion PWM n'est pas suffisante, de sorte qu'après un temps de retard d'environ ms, l'induit commence à se détacher de la position de fin de course, et que la force de contact est donc réduite. Les figures 5e et 5f montrent un état dans lequel le déplacement de l'induit est détecté grâce au fait que le courant de bobine est différencié et le déplacement de l'induit est saisi par un point zéro positif du courant d'induit différencié. Avec ce signal, la modulation PWM est désormais modifiée, par exemple grâce à une augmentation d'une valeur de cycle de service, de telle sorte que l'induit atteigne directement à nouveau la position de fin de course. Le déplacement d'induit restant qui en résulte est minimal et la force de contact au niveau du contact de charge reste pratiquement inchangée, comme le montre la figure 5e.
Les figures 6a, 6a', 6b et 6b' montrent une représentation schématique d'un modèle de comportement pour définir un graphique multidimensionnel. Le modèle de comportement physique du composant électromécanique peut former un jumeau numérique dudit composant électromécanique. Le modèle de comportement peut être mis en œuvre à l'aide d'un simulateur de comportement et être utilisé pour définir un graphique multidimensionnel.
Le modèle de comportement (1) comme représentation de système contient des modèles physiques de tous les composants du composant électromécanique, comme par exemple :
(1.1) électronique (circuit de commande relais, bloc d'exigence de commutation inclusif) (1.2) électro-aimant (système magnétique relais) ;
(1.3) mécanique (ressort de contact, ressorts de rappel relais) ;
(1.4) contact de commutation (modèle résistance de contact, arc électrique contact de commutation relais) ;
(1.5) capteur de courant (capteur courant de charge) ;
(1.6) tension de charge ;
(1.7) charge (résistance, inductivité, capacité) ; et (1.8) graphique durée de vie.
Les résultats de tests et des paramètres correspondants peuvent aussi être représentés, d'une manière analogue à un graphique, dans un modèle de remplacement ou métamodèle. Il peut être avantageux de générer différents modèles pour différents types de charge, par exemple un courant continu ou un courant alternatif, et différents mécanismes de panne, par exemple un contact qui ne s'ouvre pas, comme panne potentiellement dangereuse, ou un contact qui ne se ferme pas. La production d'un modèle de remplacement se fait par exemple à l'aide de la méthode MOP (Métamodèle de Prévision Optimale).
Les grandeurs d'état comprennent par exemple :
(2.1) tension de contact contact NC ;
(2.2) tension de fonctionnement circuit de commande ;
(2.3) courant de bobine relais ;
(2.4) tension de contact contact NO (contact de charge) ;
(2.5) température ambiante ;
(2.6) courant de charge ; et (2.7) tension de charge.
Une simulation du comportement du composant électromécanique a lieu. A partir de la simulation sont recueillis par exemple des paramètres intérieurs qui ne peuvent pas être saisis à l'aide d'une technique de mesure, mais qui peuvent être importants pour le comportement (par exemple panne/durée de vie), par exemple une surcourse du contact de charge ou une course de frottement du contact de charge.
De plus, les valeurs de mesure transmises sous la forme de signaux sont converties par des opérations mathématiques comme par exemple des opérations intégrales, des transformées ou des dérivées, de telle sorte que les propriétés caractéristiques des signaux puissent être représentées par exemple par des coefficients. Ceux-ci peuvent être représentés et traités d'une manière analogue à des paramètres normaux.
Les valeurs de mesure transmises et les paramètres déterminés à partir de là dans la simulation ainsi que les paramètres déterminés avec le modèle de comportement dans la simulation sont traités par exemple dans au moins un métamodèle pour la prévision d'un comportement de panne, par exemple d'un nombre de cycles de manœuvres restant.
Les grandeurs d'état ou les états sont sortis ou visualisés. Dans le cas d'une réduction nette de la durée de vie restante à laquelle on peut s'attendre ou d'une faible durée de vie restante, une panne inattendue peut être évitée, par exemple à l'aide d'une maintenance préventive. Dans le cas d'une durée de vie restante élevée, une maintenance planifiée peut par exemple être reportée.
Dans une autre application, une influence active exercée sur le composant électromécanique ou une optimisation de celui-ci peut se faire grâce à des modifications de paramètres réglables (1.9), comme par exemple :
une tension de fonctionnement ;
une valeur de cycle de service ; ou une séquence de commutation en cas de redondance.
Sur le plan du modèle de simulation, un optimiseur (6) peut optimiser les résultats de la simulation, par exemple la durée de vie restante, en faisant varier des paramètres de simulation (1.9), par exemple des valeurs caractéristiques de relais, pour trouver un ensemble de (1.10) avec lequel on atteigne par de vie restante aussi élevée paramètres optimal exemple une durée possible.
Toutes les caractéristiques décrites et illustrées ici en référence à des modes de réalisation individuels peuvent être prévues dans différentes combinaisons, dans l'objet de la présente invention, afin d'obtenir en même temps des effets avantageux.
que
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Procédé (100) pour surveiller un composant électromécanique (200) d'un système d'automatisation, caractérisé en ce qu'il comprend :la saisie (101) d'une grandeur d'état mécanique du composant électromécanique (200) ;la saisie (103) d'une grandeur d'état électrique du composant électromécanique (200) ;la détermination (105) d'un état du composant sur la base d'un graphique plusieurs états du composant une grandeur d'état mécanique et une grandeur d'état électrique étant attribuées à chaque état dudit composant électromécanique (200) .
- 2. Procédé (100) selon la revendication 1, dans le graphique multidimensionnel un paramètre géométrique étant électromécanique (200) multidimensionnel avec électromécanique (200), également attribué chaque état du composant électromécanique (200), caractérisé en ce qu'il comprend :d'un paramètre géométrique (200) de sur ; et 1'état la base déterminé étant du du composant du graphique attribué à la la détermination composant électromécanique la détermination électromécanique (200) multidimensionnel, l'état grandeur d'état mécanique saisie, à la grandeur d'état électrique saisie et au paramètre géométrique.
- 3. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le graphique multidimensionnel est représenté par des valeurs de données numériques, en particulier des valeurs de données numériques stockées préalablement.
- 4. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend :l'interpolation entre des points d'appui du graphique multidimensionnel afin de déterminer l'état du composant électromécanique (200), les points d'appui étant définis électromécanique (200j par des grandeurs d'état électriques, des grandeurs d'état mécaniques et/ou des paramètres géométriques.
- 5. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend :la définition du graphique multidimensionnel sur la base d'un modèle de comportement du composant le modèle de comportement tenant la grandeur d'état mécanique compte d'une influence de saisie sur la grandeur d'état électrique saisie.
- 6. Procédé (100) selon la revendication5, caractérisé en ce que le graphique multidimensionnel est défini grâce i la réalisation d'une simulation comportement du composant électromécanique (200), ladite simulation de comportement mettant en œuvre le modèle de comportement.
- 7. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également l'affichage de l'état déterminé du composant électromécanique (200), en particulier à l'aide d'un dispositif d'affichage.
- 8. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également la production d'un signal de commande pour la commande du composant électromécanique (200) en de réaction à électromécanique électromécanique
- 9. Procédé l'état déterminé dudit composant (200), et la commande du composant (200) avec le signal de commande produit. (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la grandeur d'état mécanique et la grandeur d'état électrique sont saisies par le composant électromécanique (200) .
- 10. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la grandeur d'état mécanique comprend l'une des grandeurs d'état mécaniques suivantes : un rebondissement d'un contact du composant électromécanique (200), une durée du rebondissement d'un contact du composant électromécanique (200), un nombre de rebondissements d'un contact du composant électromécanique (200), une température d'un élément du composant électromécanique '200' une température ambiante du composant électromécanique (200 ;déplacement d'un élément du composant (200), en particulier d'un induit, une force de contact ou une force de détachement d'un contact du composant électromécanique (200) .
- 11. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la grandeur d'état électrique est un courant passant à travers le composant électromécanique (200) ou une tension dudit composant électromécanique (200).
- 12. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'état déterminé du composant électromécanique (200) est une durée de vie dudit composant électromécanique (200) .
- 13. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé composant électromécanique (200) est électromécanique, en particulier un relais
- 14. Composant électromécanique (200) ce qu'il comprend :saisie (201) qui est conçu pour d'état mécanique du composant et une grandeur d'état électrique une vitesse de électromécanique en un ce que le commutateur caractérisé en graphique composant mécanique attribuées stocké un états du un dispositif de saisir une grandeur électromécanique (200) dudit composant électromécanique (200) ;une mémoire (203) dans laquelle est multidimensionnel avec plusieurs électromécanique (200), une grandeur d'état et une grandeur d'état électrique étant à chaque état du composant électromécanique (200) ; et un processeur (205) qui est conçu pour déterminer un état du composant électromécanique (200) sur la base du graphique multidimensionnel.
- 15. Programme informatique avec un code de programme pour la mise en œuvre du procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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