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Title:
METHOD FOR FAULT LOCALIZATION AND DIAGNOSIS IN A FLUIDIC INSTALLATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/098589
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for fault localization and diagnosis in a fluidic installation, wherein the fluidic volume flow of the overall installation, or of at least a partial region of the same, or a variable as a measuring variable that is dependent thereon, are each recorded during an operating cycle and compared to stored references. At the time of a variation or change of the variation from the reference, it is determined in which component or components (10-14) of the installation a process influencing the fluid consumption has taken place in order to then identify the same as faulty. In case of such a variation, or change of variation, and in case of a simultaneous occurrence of a plurality of processes influencing the fluid consumption by a plurality of components (10-14), an exclusion process is carried out, in which subsequent activities, in which at least one of these components (10-14) is involved, are tested in subsequent test steps in order to see if in turn a variation, or change of variation occurs, wherein the components involved are excluded from further testing as non-faulty in each of these testing steps, if no variation, or change of variation, occurs.

Inventors:
BREDAU JAN (DE)
KELLER REINHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/001269
Publication Date:
August 21, 2008
Filing Date:
February 14, 2007
Export Citation:
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Assignee:
FESTO AG & CO KG (DE)
BREDAU JAN (DE)
KELLER REINHARD (DE)
International Classes:
F15B19/00
Domestic Patent References:
WO2005111433A12005-11-24
WO2005014353A12005-02-17
Foreign References:
DE102005016786A12005-11-10
US20030187595A12003-10-02
Attorney, Agent or Firm:
REIMOLD, Otto et al. (Plochinger Strasse 109, Esslingen, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Fehlereingrenzung und Diagnose an einer fluidischen Anlage, wobei der fluidische Volumenstrom der Gesamtanlage oder wenigstens eines Teilbereichs derselben oder eine davon abhängige Größe als Messgröße jeweils während ei-

5 nes Betriebszyklus erfasst und mit gespeicherten Referenzen verglichen wird, und wobei jeweils zum Zeitpunkt einer Abweichung oder Veränderung der Abweichung von der Referenz festgestellt wird, bei welcher Komponente oder bei welchen Komponenten der Anlage ein den Fluidverbrauch beeinflussender Vor- lo gang stattgefunden hat, um diese dann als fehlerbehaftet zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer solchen Abweichung oder Veränderung der Abweichung und gleichzeitigem Auftreten mehrerer den Fluidverbrauch beeinflussenden Aktivitäten von mehreren Komponenten (10-14) ein Ausschlussverfah- i5 ren durchgeführt wird, bei dem bei nachfolgenden Aktivitäten, bei denen wenigstens eine dieser Komponenten (10-14) beteiligt ist, jeweils in weiteren Prüfschritten geprüft wird, ob wiederum eine Abweichung oder Veränderung der Abweichung auftritt, wobei in jedem dieser weiteren Prüfschritte die betei-

20 ligten Komponenten jeweils als nicht fehlerbehaftet von der weiteren Prüfung ausgeschlossen werden, wenn keine Abweichung oder Veränderung der Abweichung auftritt .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils in weiteren Prüfschritten bei wiederum auftretender

25 Abweichung oder Veränderung der Abweichung die zu diesem

Zeitpunkt nicht aktiv beteiligten Komponenten als nicht fehlerbehaftet von der weiteren Prüfung ausgeschlossen werden.

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3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Referenzen aus integrierten Volumenstromwerten (Q) gebildete Fluid- verbrauchs-Referenzkurven oder aus integrierten Leitwertgrö-

5 ßen (Q/P) gebildete Leitwert-Referenzkurven sind, wobei P der gemessene Arbeitsdruck ist, die mit entsprechenden Messgrößenkurven verglichen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenstromwerte (Q) oder Leitwertgrößen (Q/P) parame- lo terabhängig kompensiert werden, insbesondere temperaturabhängig und/oder fluidabhängig und/oder feuchteabhängig und/oder vom Partikelgehalt des Fluids abhängig und/oder zeit- oder ereignisabhängig für unterschiedliche Betriebszustände.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass i5 mehrere parameterabhängige Fluidverbrauchs-Referenzkurven oder Leitwert-Referenzkurven in einer Auswahlmatrix gespeichert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzkurven in einem Lernmodus erfasst werden, insbe-

20 sondere auch im späteren Betrieb der fluidischen Anlage.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Diagnose auf Leckage ein Kurvenvergleich im Hinblick auf mögliche zeitliche Verschiebungen erfolgt, wobei bei einer einen Toleranzwert über-

25 schreitenden zeitlichen Verschiebung auf weitere gespeicherte Referenzkurven zu deren überprüfung umgeschaltet wird oder eine Fehlermeldung und/oder ein Stopp einer weiteren Leckage- diagnose ausgelöst wird.

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8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Leckagediagnose Differenzwerte oder eine Differenzkurve (δK) zwischen Messgrößenkurve (Km) und Referenzkurve (Kref) gebildet wird.

5 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, die Differenzkurve (δK) frequenzabhängig mittels eines Integrators gefiltert wird, der insbesondere eine Phasenverschiebung von -90° aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich- lo net, dass eine Ausgleichsfunktion des Integrals der berechneten Differenzwerte oder der Differenzkurve gebildet wird, die mit den berechneten Messpunkten der Differenz am besten übereinstimmt .

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass i5 die Ausgleichsfunktion nach dem Gaußschen Prinzip der kleinsten Quadrate berechnet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zeitdauer einer Abweichung oder Veränderung der Abweichung ein Zeitglied auf einen

20 vorgebbaren Wert gesetzt und ein Vergleich durchgeführt wird, welche Komponente oder welche Komponenten während wenigstens eines Teilintervalls dieser Zeitdauer aktiv waren.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Komponente (10 - 14) oder jeder Kammer einer Komponente

25 wenigstens ein Zähler zugeordnet wird, dessen Zählerstand jeweils um einen Zählwert erhöht wird, wenn die Komponente (10 - 14) oder Kammer der Komponente während wenigstens eines Teilintervalls des Vorliegens des gesetzten Werts des Zeit- glieds unter Druck steht.

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14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Komponente oder jeder Kammer einer Komponente ein Steigungszähler zugeordnet wird, dessen Zählerstand jeweils nur dann erhöht wird, wenn sich die Steigung der Ausgleichsfunk-

5 tion wenigstens um einen vorgebbaren Wert oder Prozentsatz während des Vorliegens des gesetzten Werts des Zeitglieds o- der des aktiven Zustands dieser Komponente oder Kammer während des Vorliegens dieses gesetzten Werts erhöht.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich- lo net, dass jeder Komponente oder jeder Kammer einer Komponente ein Achsabstandszähler zugeordnet wird, dessen Zählerstand jeweils nur dann erhöht wird, wenn sich der Achsabstand der Ausgleichsfunktion wenigstens um einen vorgebbaren Wert oder Prozentsatz während des Vorliegens des gesetzten Werts des i5 Zeitglieds oder des aktiven Zustands dieser Komponente oder Kammer während des Vorliegens dieses gesetzten Werts erhöht.

16. Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende eines Betriebszyklus bei jeder Komponente oder jeder Kammer einer Komponente die Zählerstände des Stei-

20 gungszählers und des Achsabstandszählers addiert werden, wobei der höchste GesamtZählerstand oder die höchsten Gesamt- Zählerstände als höchste Leckagewahrscheinlichkeit für die jeweilige Komponente oder Kammer einer Komponente gewertet werden.

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Description:

t 12. Februar 2007

FESTO AG & Co, 73734 Esslingen

Verfahren zur Fehlereingrenzung und Diagnose an einer fluidischen Anlage

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlereingrenzung und Diagnose an einer fluidischen Anlage, wobei der fluidische Volumenstrom der Gesamtanlage oder wenigstens eines Teilbereichs derselben oder eine davon abhängige Größe als 5 Messgröße jeweils während eines Betriebszyklus erfasst und mit gespeicherten Referenzen verglichen wird, und wobei jeweils zum Zeitpunkt einer Abweichung oder Veränderung der Abweichung von der Referenz festgestellt wird, bei welcher Komponente oder bei welchen Komponenten der Anlage ein den FIu- lo idverbrauch beeinflussender Vorgang stattgefunden hat, um diese dann als fehlerbehaftet zu erkennen.

Bei einem derartigen, aus der WO 2005/111433 Al bekannten Verfahren wird die Luftverbrauchskurve zur Fehlerlokalisierung ausgewertet . Bei Abweichungen von einer Referenz wird i5 aus dem Zeitpunkt der Abweichung auf das fehlerhafte Subsystem (zum Beispiel Ventil-Aktuatoreinheit) beziehungsweise die fehlerhafte Komponente geschlossen. Solche Fehler, die in fluidischen Anlagen auftreten können, haben ihre Ursachen zum Beispiel im Verschleiß der Komponenten, in unsachgemäßer Mon-

20 tage, lockeren Verschraubungen, porösen Schläuchen, Prozessstörungen und dergleichen, die sich in den Bewegungen der fluidischen Antriebe äußeren, und anderen Undichtigkeiten verschiedenster Art. Um Diagnosefehler infolge der Veränderung gewisser Randbedingungen, wie Druck und Temperatur, zu

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vermeiden, wird in dieser Druckschrift die mögliche Korrektur des Luftverbrauchs mit dem Druck und der Temperatur erwähnt . Insbesondere bei großen fluidischen Anlagen, bei denen eine Vielzahl von Subsystemen zum Teil gleichzeitig aktiv sind, s kann mit dem bekannten Verfahren nicht festgestellt werden, welche dieser Komponenten fehlerhaft ist .

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, das Verfahren der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, dass auch bei gleichzeitig aktiven Komponenten und Sub- lo Systemen ein Fehler, insbesondere eine Undichtigkeit, in eindeutiger Weise einer bestimmten Komponente oder einem bestimmten Subsystem zugeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

i5 Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise schrittweise der Leckageort eingegrenzt werden, sodass auch bei einer Vielzahl von gleichzeitig aktiven Komponenten oder Subsystemen der Fehlerort auf einfache Weise ermittelt werden kann. Dies stellt umso mehr einen besonderen Vorteil

20 dar, als ein streng sequentieller Ablauf in fluidischen Anlagen, insbesondere in großen fluidischen Anlagen, relativ selten vorliegt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nur die Aktorstellsignale und ein Volumenstromsensor zur Ermittlung des Leckageorts erforderlich sind, das heißt, Endschal-

25 ter an Aktoren sind nicht zwingend erforderlich. Je unterschiedlicher die Achsbewegungen sind und je mehr unterschiedliche Zyklen bei sich gleichzeitig bewegenden Subsystemen oder Komponenten oder Kombinationen derselben auftreten, desto vorteilhafter kann das erfindungsgemäße Verfahren einge-

30 setzt werden. Dabei wird nicht nur versucht, die leckageverursachenden Subsysteme oder Komponenten zu finden, sondern es

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werden auch definitiv nicht beteiligte Subsysteme, Komponenten oder Aktuatorkammern ausgeschlossen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im An- 5 spruch 1 angegebenen Verfahrens möglich.

Als gespeicherte Referenzen haben sich als besonders geeignet aus integrierten Volumenstromwerten gebildete Fluid- verbrauchs-Referenzkurven oder aus integrierten Leitwertgrößen (Q/P) gebildete Leitwert-Referenzkurven erwiesen, die mit lo entsprechenden Messgrößenkurven verglichen werden.

Eine noch größere Diagnosegenauigkeit und Zielsicherheit beim Auffinden von Leckageorten wird durch parameterabhängige Kompensierung der Volumenstromwerte oder Leitwertgrδßen erreicht, wobei die Kompensierung insbesondere temperaturabhän- i5 gig und/oder fluidabhängig und/oder feuchteabhängig und/oder vom Partikelgehalt des Fluids abhängig und/oder zeit- oder ereignisabhängig für unterschiedliche Betriebszustände erfolgt.

Zweckmäßigerweise werden mehrere parameterabhängige bezie- 20 hungsweise parameterabhängig kompensierte Fluidverbrauchs-

Referenzkurven oder Leitwert-Referenzkurven in einer Auswahl- matrix gespeichert und können für den jeweiligen Zyklus ausgewählt beziehungsweise vorgegeben werden, indem sie beispielsweise nacheinander auf Korrelation mit dem jeweiligen 25 Arbeitszyklus überprüft werden.

Die Referenzkurven werden zweckmäßigerweise in einem Lernmodus erfasst, insbesondere auch während des späteren Betriebs der fluidischen Anlage.

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Um auszuschließen, dass erfasste Abweichungen von Messkurve und Referenzkurve auf einem Zeitfehler beruhen, wird vorzugsweise vor der Diagnose auf Leckage ein Kurvenvergleich im Hinblick auf mögliche zeitliche Verschiebungen durchgeführt, 5 wobei bei einer einen Toleranzwert überschreitenden zeitlichen Verschiebung auf weitere gespeicherte Referenzkurven zu deren überprüfung umgeschaltet wird oder eine Fehlermeldung und/oder ein Stopp einer weiteren Leckagediagnose ausgelöst wird.

lo Bei der erfindungsgemäßen Leckagediagnose werden zur besonders vorteilhaften Auswertung Differenzwerte oder eine Differenzkurve zwischen Messgrößenkurve und Referenzkurve gebildet. Diese Differenzkurve wird zweckmäßigerweise noch frequenzabhängig mittels eines Integrators gefiltert, der insbe- i5 sondere eine Phasenverschiebung von -90° aufweist, um Störsignale und Stδrspitzen auszufiltern. Eine gefilterte Ausgleichskurve wird dann durch Berechnung der Steigung des Integrals der Differenzwerte oder der Differenzkurve gebildet, die dann eine besonders einfache, zielgerichtete Auswertung

20 ermöglicht .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine pneumatische Anlage, in deren Zuführung ein 25 Durchflussmesser geschaltet ist,

Figur 2 ein Leitwertdiagramm zur Erläuterung des Auftretens einer zeitlichen Verschiebung zwischen Messkurve und Referenzkurve und

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Figur 3 Leitwertdiagramme zur Erläuterung der Diagnose auf Leckage .

In Figur 1 ist eine pneumatische Anlage schematisch dargestellt, wobei es sich prinzipiell auch um eine andere fluidi- 5 sehe Anlage, wie eine hydraulische Anlage, handeln könnte.

Die pneumatische Anlage besteht aus fünf Subsystemen 10-14 beziehungsweise Komponenten, bei denen es sich jeweils um Aktoren, wie Ventile, Zylinder, Linearantriebe und dergleichen, handeln kann sowie um Kombinationen der selben. Diese Subsys- lo teme 10-14 werden von einer Druckquelle 15 gespeist, wobei in einer gemeinsamen Zuführleitung 16 ein Durchflussmesser 17 zur Messung des Durchflusses beziehungsweise des Volumenstromes angeordnet ist. Die Subsysteme 11, 12 einerseits und die Subsysteme 13, 14 andererseits bilden wiederum jeweils ein i5 System mit einer gemeinsamen Zuleitung.

Eine elektronische Steuervorrichtung 18 dient zur Vorgabe des Ablaufprozesses der Anlage und ist elektrisch mit den Subsystemen 10-14 über entsprechende Steuerleitungen verbunden. Die Subsysteme 10-14 erhalten Steuersignale von der elektroni- 20 sehen Steuervorrichtung 18 und senden Sensorsignale wieder an diese zurück. Solche Sensorsignale sind beispielsweise Positionssignale, Endschaltersignale, Drucksignale, Temperatursignale und dergleichen, die im einfachsten Falle nicht zwingend erforderlich sind.

25 Der Durchflussmesser 17 ist mit einer elektronischen Diagnoseeinrichtung 19 verbunden, der zusätzlich die Signale eines Temperatursensors 20 und eines Drucksensors 21 zur Messung der Temperatur T und des Drucks P in der Zuführleitung 16, also der Temperatur und des Drucks des Fluids, zugeführt

30 sind. Weiterhin sind ein Fluidsensor 23 zur Erfassung der Art

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des verwendeten Fluids und ein Feuchtigkeits- und/oder Partikelsensor 24 zur Erfassung des Feuchtegehalts und des Partikelgehalts des Fluids mit der Diagnoseeinrichtung 19 verbunden. Diese hat zusätzlich einen Zugriff auf das Ablaufpro- 5 gramm der elektronischen Steuervorrichtung 18. Die Diagnoseergebnisse werden einem Display 22 zugeführt, wobei diese Diagnoseergebnisse selbstverständlich auch gespeichert, ausgedruckt, optisch und/oder akustisch angezeigt oder einer Zentrale über Leitungen oder drahtlos übermittelt werden können.

lo Die Sensoren 20, 21 sowie 23 und 24 können bei einer einfachsten Ausführung auch entfallen, wobei allerdings zumindest ein Temperatursensor 20 und ein Drucksensor 21 zweckmäßigerweise vorgesehen sein können.

Die Diagnoseeinrichtung 19 kann selbstverständlich auch in i5 der elektronischen Steuervorrichtung 18 integriert sein, die beispielsweise einen Mikrocontroller zur Durchführung des Ablaufprogramms und gegebenenfalls zur Diagnose enthalten kann.

Bei einer sehr großen Zahl von Subsystemen beziehungsweise Komponenten können diese in mehrere Gruppen aufgeteilt wer- 20 den, wobei jede Gruppe einen eigenen Durchflussmesser 17 besitzt, um die den Gruppen zugeordneten Teilbereiche der Anlage unabhängig voneinander zu diagnostizieren, wie dies im eingangs angegebenen Stand der Technik beschrieben ist.

Das Verfahren zur Fehlereingrenzung und Diagnose wird nun im 25 Folgenden anhand der beschriebenen pneumatischen Anlage und der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Leitwertdiagramme erläutert.

Die Diagnose kann im einfachsten Fall durch Vergleich von gespeicherten und ausgewählten Fluidverbrauchs-Referenzkurven

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mit entsprechenden Messgrößenkurven durchgeführt werden, wobei die Fluidverbrauchs-Referenzkurven aus integrierten oder aufsummierten Volumenstromwerten gebildet werden. Bessere Ergebnisse werden durch Verwendung von Diagnoseleitwerten er- 5 reicht, wobei der Diagnoseleitwert eine charakteristische Größe einer fluidischen Anlage beziehungsweise eines fluidischen Systems ist, das aus vielfältigen Subsystemen besteht. Der Leitwert charakterisiert das Verhalten der Gesamtanlage über einen definierten Zyklus. Leitwert -Referenzkurven werden lo im einfachsten Fall aus integrierten Leitwertgrδßen Q/P gebildet, wobei Q der jeweilige Volumenstromwert und P der gemessene Arbeitsdruck ist. Diese Leitwert-Referenzkurven werden mit entsprechenden Messgrößenkurven verglichen, also mit aus integrierten Leitwertgrößen gebildeten Messgrößenkurven. i5 Die Leitwertgrößen beziehungsweise Leitwertkurven und Leitwert-Referenzkurven können durch weitere Messparameter kompensiert und verfeinert werden, beispielsweise durch die gemessene Betriebstemperatur T, den Feuchtegehalt und/oder den Partikelgehalt des Fluids, der Art des Fluids und von jewei-

20 ligen zeit- oder ereignisabhängigen Betriebszuständen. Solche Betriebszustände sind beispielsweise der Warmlauf, der Betrieb nach längerem Stillstand, die Wiedereinschaltung bei Umrüstung oder der Betrieb nach vorgebbaren Zeitintervallen, also beispielsweise nach einem einstündigen oder zehnstündi-

25 gen oder mehrstündigen Betrieb. Die folgende Erläuterung der Fehlereingrenzung und Diagnose beruht auf Leitwerten, wobei entsprechend auch Fluidverbrauchswerte verwendet werden könnten.

Zur Erzeugung der Referenzkurven muss ein sich wiederholender 30 Zyklus des Gesamtablaufs gewählt werden. Nichtzyklische Prozesse lassen sich in Teilzyklen aufteilen, auf welche das Diagnoseverfahren dann angewandt wird. Verschiedene Betriebszu-

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stände in einem Prozess lassen sich durch Aufnahme und Speicherung eines Sets von Referenzkurven in einer Auswahlmatrix berücksichtigen. Dies gilt auch für den Einfluss unterschiedlicher Parameter.

5 Zur Auswertung muss nun die jeweilige Messkurve mit der ausgewählten oder auszuwählenden Referenzkurve synchronisiert werden, das heißt, ohne Leckage sind die beiden Kurven deckungsgleich, mit Leckage laufen sie zeitlich synchron, zeigen aber Abweichungen in der Amplitude. Die beiden zu ver- lo gleichenden Kurven müssen daher zunächst auf Korrelation überprüft werden, das heißt, es muss überprüft werden, ob sich zeitliche Verschiebungen ergeben haben, zum Beispiel aufgrund von veränderten Abläufen innerhalb eines Zyklus. Sind zeitliche Verschiebungen über eine festgelegte Toleranz i5 detektiert worden, so wird die weitere Auswertung von Leckagen gestoppt und eine Meldung bezüglich Veränderungen der Zeiten von Subsystemen generiert. Ein Zeitfehler wird erkannt, wenn der Wert des Luftverbrauchs am Ende des Zyklus innerhalb eines Toleranzbereichs liegt, aber die Zykluszeit

20 unterschiedlich ist, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.

Dort laufen die beiden Kurven bis zum Zeitpunkt ta synchron, und ab diesem Zeitpunkt tritt eine Zeitdifferenz δt zwischen Messkurve Km und Referenzkurve Kref auf, die bis zum Zyklusende zum Zeitpunkt tb konstant bleibt. Falls sich ein Zeit-

25 fehler im Laufe des Zyklus immer mehr vergrößert , so kann versucht werden, durch Wahl einer anderen Referenzkurve eine Korrelation herbeizuführen. Erst wenn alle gespeicherten Referenzkurven überprüft worden sind und keine Korrelation erreicht werden konnte, liegt eine fehlerhafte Zeitverschiebung

30 vor, und auf eine nachfolgende Diagnose auf Leckage wird verzichtet. Eine entsprechende Meldung kann dann angezeigt, gespeichert oder weitergemeldet werden.

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Wird kein Zeitfehler erkannt, erfolgt im nächsten Schritt die Bildung der Differenz aus dem Nominal- beziehungsweise Messwert und dem Referenzwert, also zwischen der Messgrößenkurve Km und der Referenzkurve Kref, wie sie in Figur 3, oben, dar- 5 gestellt ist. Die gebildete Differenzkurve, die in Figur 3, unten, dargestellt ist, definiert zu jedem Zeitpunkt den summierten Abstand der Messgrößenkurve zur Referenzkurve. Die Zeitpunkte von Leckagen zeigen die treppenförmigen Erhöhungen der Differenz. In den folgenden Auswertungen werden diese An- lo stiege der Differenz den leckageverursachenden Subsystemen oder Komponenten beziehungsweise Aktuatorkammern zugewiesen.

Um auch unerwünschte Schwankungen, Störspitzen und dergleichen zu entfernen, kann die berechnete Differenz oder Differenzkurve gefiltert werden. Bei herkömmlichen Filterungen ist i5 die Veränderung der Phasenlage und der Amplitude frequenzabhängig. Damit eine frequenzunabhängige Filterung erreicht wird, wird ein Integrator verwendet, der eine feste Phasenverschiebung von -90° aufweist. Damit ist bei der späteren Auswertung der Signale keine unterschiedliche Phasenverschie-

20 bung zu berücksichtigen. Der Amplitudengang kann durch Veränderung der Abtastzeit so eingestellt werden, dass im gewünschten Frequenzbereich eine konstante Dämpfung der Amplitude vorliegt, andere Frequenzen dagegen gefiltert werden.

Zur Auswertung wird nachfolgend eine Ausgleichsfunktion des 25 Integrals der berechneten Differenz gebildet. Die Wahl der entsprechenden Ausgleichsfunktion kann nach dem Gaußschen Prinzip der kleinsten Quadrate getroffen werden. Dabei muss festgestellt werden, welche Kurve sich den berechneten Messpunkten der Differenz am besten anpasst. Im Folgenden wird 30 eine Ausgleichsgerade als einfachste Möglichkeit einer Ausgleichsfunktion gewählt. Selbstverständlich sind auch andere Ausgleichsfunktionen möglich. Jede auftretende Leckage führt

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zu einer Veränderung der Steigung und des Achsabstands der Ausgleichsgeraden zur Abszisse. Bei der Bestimmung der Steigung aus dem Integral der Differenz ergibt sich eine Darstellung, die der in Figur 3 dargestellten Differenzkurve ent- 5 spricht, jedoch um minus 90° phasenverschoben ist. Bei der Berechnung des Achsabstandes aus dem Integral der Differenz ergibt sich ebenfalls eine Darstellung, die der in Figur 3 dargestellten Differenzkurve entspricht, jedoch um minus 90° phasenverschoben und an der Abszisse gespiegelt ist. Der Vor- lo teil der Berechnung der Ausgleichsgeraden besteht darin, dass sich Leckagen, d.h. änderungen in der Steigung zeitlich betrachtet immer gleich auswirken. Leckagen zu einem späteren Zeitpunkt eines Zyklus wirken sich wesentlich mehr auf den Achsabstand aus, als Leckagen zu Beginn eines Zyklus. Im hin- i5 teren zeitlichen Bereich von Referenzen treten höhere, da aufsummierte Fehler zum aktuellen Wert auf. Tatsächliche Leckagen verändern deshalb zu einem späteren Zeitpunkt des Zyklus den Achsabstand wesentlich deutlicher als eventuelle Abweichungen zur Referenz beispielsweise durch Alterung der An-

20 läge. Die im Folgenden beschriebene Auswertung berücksichtigt daher sowohl änderungen der Steigung, wie auch änderungen des Achsabstandes .

Beim erfindungsgemäßen Ausschlussprinzip lassen sich im Laufe der Fehleranalyse gewisse Bereiche aus der Fehlerbetrachtung

25 ausschließen, sodass sich die Zahl der für eine Leckage in

Betracht kommenden Subsysteme und Komponenten beziehungsweise Aktuatorkammern immer mehr reduziert. Hierbei macht man sich zunutze, dass sich bei Maschinenabläufen nie immer die gleichen Gruppen von Subsystemen zu gleicher Zeit bewegen, also

3o aktiv sind, beziehungsweise es stehen nie dieselben Aktuatorkammern gleichzeitig unter Druck. Somit grenzt man die in Frage kommenden Aktuatorkammern immer mehr ein, und die Aus-

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sage bezüglich Leckage wird immer definierter. Beispielsweise werden Aktuatorkammern immer dann von der weiteren Betrachtung bezüglich Leckage ausgeschlossen, wenn sie zu einem Zeitpunkt belüftet werden und gleichzeitig keine Leckage auf- 5 tritt. Im Folgenden wird ein Diagnosezyklus anhand von Figur 3 beispielhaft erläutert:

Zum Zeitpunkt tθ tritt eine Leckage auf. Zu diesem Zeitpunkt ist die Kammer A des Subsystems 10, die Kammer B des Subsystems 11 und die Kammer A des Subsystems 12 belüftet. Diese lo drei Kammern kommen somit als Ursache für die Leckage in Betracht. Gleichzeitig ist die Kammer B des Subsystems 10, die Kammer A des Subsystems 11 und die Kammer B des Subsystems 12 inaktiv, also nicht belüftet, sodass diese Aktuatorkammern von der weiteren Betrachtung ausgeschlossen werden.

i5 Zum Zeitpunkt tl tritt eine weitere Leckage auf. Zu diesem Zeitpunkt ist die Kammer A des Subsystems 10, die Kammer B des Subsystems 13 und die Kammer A des Subsystems 12 belüftet. Dies bedeutet, dass die Kammer B des Subsystems 11 für die weitere Betrachtung ausgeschlossen ist und nur noch die

2o Kammern A der Subsysteme 10 und 12 für die Leckage in Betracht kommen.

Zum Zeitpunkt t2 ist die Kammer A des Subsystems 10, die Kammer B des Subsystems 14 und die Kammer A des Subsystems 11 belüftet. Die Kammer A des Subsystems 11 wurde bereits für 25 die weitere Betrachtung ausgeschlossen. Die Kammer A des Subsystems 12 wird nun ebenfalls als Ursache für die Leckage ausgeschlossen, sodass abschließend festgestellt werden kann, dass die Kammer A des Subsystems 10 für die Leckage verantwortlich ist.

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Oft kann man auch bereits bei einem einzigen Anstieg von δK, also bei einem einmaligen Auftreten einer Leckage, das verursachende System feststellen. Würde beispielsweise in Abwandlung des vorher beschriebenen Beispiels lediglich zum Zeit- 5 punkt tθ eine Leckage auftreten, zu dem die Kammer A des Subsystems 10, die Kammer B des Subsystems 11 und die Kammer A des Subsystems 12 belüftet sind, und nachfolgend werden zu einem späteren Zeitpunkt wiederum die Kammer B des Subsystems 11 und die Kammer A des Subsystems 12 belüftet, während die lo Kammer A des Subsystems 10 nicht beteiligt ist, und es tritt dann keine Leckage auf, so können die Kammer B des Subsystems 11 und die Kammer A des Subsystems 12 als verursachende Komponenten ausgeschlossen werden, und es kann dann bereits abschließend die Kammer A des Subsystems 10 als leckageverursa- i5 chend erkannt werden.

Eine besonders geeignete Art der Auswertung, insbesondere bei einer sehr großen Zahl von Subsystemen bzw. Komponenten, besteht darin, dass jeder Kammer eines Aktuators, das sind bei einem Arbeitszylinder beispielsweise zwei Kammern, je zwei

20 Zähler zugeordnet werden. Weiterhin ist jeder Kammer ein Zeitglied zugeordnet. Das Zeitglied dient dazu, zusätzlich Aktuatorkammern oder Komponenten aus der Betrachtung hinsichtlich einer Leckage auszuschließen. Steht eine Kammer bzw. eine Komponente unter Druck und tritt keine Leckage in-

25 nerhalb eines vorgewählten Zeitwertes des Zeitglied auf, so wird diese Kammer ebenfalls als nicht an der Leckage beteiligt behandelt und für die weitere Leckagesuche ausgeschlossen. Die elektrischen Baugruppen, also Zähler und Zeitglieder, befinden sich beispielsweise in der Diagnoseeinrichtung

30 19. Beim Start eines Betriebszyklus werden nun die Zeitglieder gestartet, und beim Auftreten einer Leckage werden sie jeweils auf den Wert null zurückgesetzt und dort bis zur Be-

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endigung der Leckage gehalten. Steht nun die betreffende Kammer während des zurückgesetzten Zustands des Zeitglieds oder wenigstens während eines Teils des zurückgesetzten Zustands unter Druck, so kommt diese Kammer als für die Leckage ver- 5 antwortlich in Betracht, und es wird geprüft, ob die Steigung und der Achsabstand der Ausgleichsgeraden oder einer sonstigen Ausgleichsfunktion um einen vorgebbaren Wert oder um einen vorgebbaren Prozentsatz (bezogen beispielsweise auf den jeweiligen Maximalwert des oder eines der vorangegangenen lo Zyklen) zugenommen hat . In diesem Falle wird der für die

Steigung zuständige Zähler und/oder der für den Achsabstand zugehörige Zähler um den Wert 1 erhöht. Je unterschiedlicher die Achsbewegungen bei einer Vielzahl von sich gleichzeitig bewegenden Subsystemen oder Komponenten sind und je mehr un- i5 terschiedliche Zyklen auftreten, um so genauer wird dieses Verfahren. Bei jeder Leckage, bei der die entsprechende Komponente oder Kammer einer Komponente unter Druck steht, werden die zugehörigen Zähler je nach Zunahme der Steigung und/oder des Achsabstands um jeweils einen weiteren Zähler-

20 wert erhöht . Die Zählerstände beider Zähler einer Kammer oder einer Komponente werden am Ende des Zyklus zusammengezählt. Diejenige Kammer, bei der am Ende eines Betriebszyklus der höchste Gesamtzählerstand festgestellt wird, ist mit der größten Wahrscheinlichkeit für die Leckage verantwortlich.

25 Die Kammer oder die Komponente mit dem zweithöchsten Gesamt- Zählerstand ist mit der zweitgrößten Wahrscheinlichkeit an der Leckage beteiligt. Dies ist dann von Bedeutung, wenn im System mehrere Leckagen auftreten. Sind mehr als ein festgelegter Prozentsatz an Kammern, z.B. mehr als 50%, als die Le-

30 ckage verursachend detektiert worden, so wird dies als Systemleckage definiert. Dieses Verfahren beinhaltet eine gestufte Auswertung mit dem Ziel, auch bei nicht eindeutiger

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Erkennung des Leckageortes dem Wartungspersonal zumindest Hinweise zu geben.

Um die Genauigkeit der Analyse zu steigern, können mehrere Zyklen betrachtet werden. Aus der Summe der Mehrfachanalysen 5 ergeben sich dann genauere Hinweise über die die Leckage verursachende Kammer oder Komponente oder die die Leckage verursachenden Kammern oder Komponenten.

In einer einfacheren Version kann auch ein einziges Zeitglied für alle Kammern oder Komponenten vorgesehen sein, das je- lo weils während des Auftretens einer Leckage auf den Wert null zurückgesetzt und dort während des Auftretens der Leckage gehalten wird. Während dieser Zeitspanne wird dann überprüft, welche Kammern oder welche Komponenten aktiv sind, also mit Druck beaufschlagt sind.

i5 In einer einfacheren Ausführung des Verfahrens kann beispielsweise auch nur der Achsabstand oder nur die Steigung bzw. deren Veränderung ausgewertet werden. Pro Kammer bzw. pro Komponente oder pro Subsystem ist dann jeweils nur ein Zähler erforderlich. Eine weitere Vereinfachung des Verfah-

20 rens kann noch dadurch erfolgen, dass auf die Ermittlung des Achsabstands oder der Steigung völlig verzichtet wird und lediglich der Zähler einer Kammer oder einer Komponente um den Wert 1 erhöht wird, wenn diese Kammer oder diese Komponente zumindest während eines Teilzeitraums eines Leckageintervalls

25 belüf tet war .

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