用于检查技术设施的负载电路的计算机实施的方法与流程

本发明总体上涉及电子，特别涉及功率电子装置以及功率电子电路的领域。具体地，本发明涉及一种用于检查技术设施的控制系统的负载电路的方法。在此，除了至少两个负载电路之外，控制系统具有至少一个控制单元和时钟控制的电源，所述负载电路分别具有至少一个负载单元(例如传感器、执行器、继电器、接触器、电磁阀、伺服马达等)。由时钟控制的电源经由至少两个输出通道对至少两个负载电路供应供应电压和/或供应电流，所述供应电压和/或供应电流的电压大小和/或电流大小是可变的。由控制单元通过信号操控至少两个输出通道和控制单元的控制输出端并且由此产生不同的设施状态。

背景技术：

1、在很多领域中，特别是在工业生产和制造中、在自动化技术等中，如今使用复杂的设施和/或机器。在此，将设施理解为部件、例如机器、设备和/或仪器的计划组合，所述部件处于空间关联并且在功能、控制技术和/或安全技术方面彼此链接。这种设施(例如生产设施、制造设施等)及其部件明显愈发复杂。因此，为了有效地运行技术设施和复杂机器，通常使用如下控制系统，通过所述控制系统应该尽可能独立且独立于人类干预地运行机器或设施。因此，由这种控制系统借助于传感器单元或测量单元求出设施或机器的参数值并且根据所求出的参数值对应地操控执行器单元或负载单元(例如接触器、电磁阀、光学或声学警告信号、马达单元、显示单元等)。为了评估由传感器单元或测量单元提供的参数值以及为了操控执行器单元(例如伺服马达、警告信号、显示单元等)，设施或机器的控制系统通常具有控制单元。由控制单元可以经由对应的输入端从传感器和测量单元接收测量信号，或者可以经由对应的控制输出端借助于信号来操控执行器单元。此外，可以借助所述控制单元经由控制单元的对应的控制输出端例如对应于过程技术要求来借助于信号接通或断开不同的负载单元、诸如继电器、接触器、可借助于电磁体操作的电磁阀等。例如，所谓的存储器可编程控制器或sps、微控制器或工业pc可以用作控制单元。

2、此外，这种控制系统具有至少一个时钟控制的电源(例如开关电源)，不稳定的输入电压由所述时钟控制的电源转换成恒定的输出电压(例如24伏)，以向控制系统的负载单元供电。这种电源——诸如西门子公司的sitop psu8600)具有例如至少两个或更多个输出端，用于直接连接负载电路。所述输出端用作输出通道，并且可以通过控制单元的控制信号进行操控。替代地，可以使用时钟控制的电源，例如，诸如可开关的保险单元等的组件可以经由电源的输出端连接到所述时钟控制的电源，由所述组件例如提供至少两个可分开开关的输出通道。可以将具有至少一个负载单元或具有负载单元组的负载电路连接于电源的或可开关的保险单元的各个输出通道。于是，相应的负载电路由电源经由相应的输出通道供应供应电压(例如24伏)和/或供应电流。

3、对于控制电源的或可开关的保险单元的输出通道，例如由控制单元提供相应信号。借助所述信号接通和/或切断相应负载电路的电压供应和/或电流供应。因此，控制单元可以控制输出通道并且影响输出通道或分别连接的负载电路中的供应电压或供应电流。

4、在具有两个或更多个输出通道的电源的情况下，例如针对每个输出通道单独地调节和监控电压和电流。这意味着：例如在电源的每个输出通道中可以测量和监控分别所连接的负载电路的相应的供应电压和/或负载电流。因此，例如可以求出负载电路中的电流消耗或当前的电压并且通过控制系统的控制单元的控制和开关操作来记录所述负载电路中的电流消耗或电压的变化。

5、在例如在复杂机器或设施调试时，但也在操作使用期间的架设、扩展等之后，检查错误是重要的方面，以便确保设施的顺利的且安全的运行。尤其在架设、扩展或调试时重要的是：及早识别设施中的构件缺陷以及所谓的布线错误，特别是设施的控制系统中的构件缺陷以及所谓的布线错误。将布线错误尤其理解为在将一个或多个负载单元连接于负载电路或电源的输出通道时的错误。通过及早识别负载电路中的故障的构件以及在布线时的错误能够实现——例如在扩展之后和/或在调试时——设施中的正常流程并且尤其保护传感器和/或执行器单元免受损坏或毁坏。此外，重要的是：在设施的操作使用期间，快速识别和定位错误(例如负载电路中的断线、负载单元中的干扰和/或缺陷，例如由于损耗、磨损等引起)，以便避免长的错误查找以及可能更长的设施停机。

6、从文献wo 2021/037835 a1中已知一种用于检查技术设施中的控制系统的负载电路或者用于更容易找到和界定构件缺陷和布线错误的方法。除了至少两个负载电路(所述负载电路分别包括至少一个负载单元(例如接触器、电磁阀、传感器单元、执行器单元等)之外，控制系统还具有至少一个控制单元和时钟控制的电源。电源经由至少两个输出通道对至少两个负载电路供应供应电压或供应电流。控制单元的输出通道和控制输出端经由控制单元的信号来操控，并且由此引起或设置不同的设施状态。为了检查负载电路，首先求出并保存分别预设的设施状态的电流或电压或其他信号的参考值。在预设的设施状态下，接通至少一个输出通道，由此分别所属的负载电路由电源供应预设的供应电压或预设的供应电流。此外，在一设施状态中，激活控制单元的控制输出端，所述控制输出端操控负载单元(例如开关单元、继电器、接触器等)并在负载电路中例如将其接通或切断。即对于一设施状态例如可以激活控制单元的至少一个输出通道和/或控制输出端。在测试阶段中，遍历预设的设施状态，并至少在相应接通的输出通道处在供应电压的预设的电压值下测量当前的电流值或者在供应电流的预设的电流值下测量当前的电压值。为了必要时识别有缺陷的或故障的负载电路，将当前测量的值与对应的存储的参考值比较。如果在一设施状态下相应的比较结果偏离预设的公差范围，则指示至少一个负载电路，所述负载电路在所述设施状态下已经激活。

7、当然，如果在复杂设施中整体使用文献wo 2021/037835 a1中描述的方法，则会形成大量原始数据，所述原始数据可供用户检查设施。在此，求出设施状态的大量原始数据或所属的负载电路的信息，所述原始数据或信息仅可提供关于设施的当前状态的或界定构件缺陷和/或布线错误的有条件可用的结论。由该方法提供的原始数据或信息例如可以分成三组。第一组形成可提供关于设施状态的可用结论且理想地可用于查找错误的信息。第二组例如形成对于关于设施状态(即关于缺陷和布线错误)的结论不提供任何附加值且为此不可用的信息。第三组为尽管提供关于设施状态的可用信息但是其信息内容当然冗余的信息或原始数据。为了在执行从文献wo 2021/037835 a1中已知的方法之后获得第一组信息或原始数据——即与错误查找相关的信息——，如今需要：例如手动地检查所有由方法提供的原始数据。这尤其会在复杂设施中导致大的时间耗费来在大量负载电路中找到构件缺陷、布线错误等。

技术实现思路

1、因此，本发明所基于的目的是：提供一种用于检查设施或设施的控制系统的负载电路的方法，通过所述方法，与现有技术相比，显著简化并加速构件缺陷和/或布线错误的找到和界定。

2、该目的通过具有根据独立专利权利要求的特征的开头提到的类型的计算机实施的方法来实现。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中描述。

3、根据本发明，该目的通过一种用于检查开头提到的类型的控制系统的负载电路的方法来实现，其中该控制系统除了分别具有至少一个负载单元(例如接触器、电磁阀、传感器单元、执行器单元等)的至少两个负载电路之外还具有至少一个控制单元和电源。至少两个负载电路由电源经由至少两个输出通道供应供应电压和/或供应电流。由控制单元通过对应的信号操控控制单元的控制输出端以及至少两个输出通道进而产生不同的设施状态。在此，该方法具有以下步骤：

4、-预设设施状态，其中设施状态至少分为基本状态和组合状态，在所述基本状态中至少一个输出通道或控制输出端被切换为有效，所述组合状态由至少两个基本状态的组合形成，并且其中将要求出的参数与每个设施状态相关联；

5、-为分别预设的设施状态求出并存储参数的参考值；

6、-为分别预设的设施状态求出并存储当前的参数值；

7、-将所求出的当前的参数值与对应的参考值进行比较，其中将所求出的那些与对应的参考值偏差的当前的参数值与分别相关联的设施状态作为元素存储在偏差列表中；

8、-过滤偏差列表，以生成结果列表，其中对于偏差列表的每个元素检查：相应的元素的设施状态是基本状态还是组合状态。如果相应的元素的设施状态是基本状态，则将相应的元素传送到结果列表中。如果相应的元素的设施状态是组合状态，则检查：偏差列表是否具有带有如下作为设施状态的基本状态的至少一个元素，元素的组合状态由所述基本状态组成。如果在偏差列表中没有找到这种元素，则将相应的元素传送到结果列表中。如果在偏差列表中找到具有组成相应的元素的组合状态的基本状态之一的至少一个元素，则检查该元素的所求出的参数值，并且仅当其参数值在值方面(即所求出的参数值)或在类型方面(即要求出的参数的类型或种类，诸如电压、电流、温度、传感器值、信号值等)与至少一个找到的元素的参数值偏差，才将相应的元素传送到结果列表中。

9、根据本发明提出的解决方案的主要方面在于：对分别预设的设施状态的所求出的当前的参数值进行对应双重过滤显著简化并加速了对设施或复杂机器中的构件缺陷和/或布线错误的发现和界定。通过将分别预设的设施状态的当前求出的参数值与对应的参考值进行比较来实现第一次过滤。通过对比较结果或对偏差列表进行过滤来实现信息的进一步过滤，其中根据至少分成基本状态和组合状态的设施状态来去除冗余信息。在此，理想地，滤除具有冗余信息的参数值以及设施状态，并且仅将呈由设施状态和与设施状态相关联的参数的所求出的参数值构成的元素形式的更可用的信息记录到结果列表中。在遍历该方法后，为用户提供具有仅更可用的信息或数据的结果列表以进一步处理和分析设施。

10、通过在该方法中执行的过滤——即当前参数值与对应参考值的比较和过滤偏差列表——滤除不可用和/或冗余的信息，进而实现对在要进一步处理或要分析的数据中的显著的数据减少。然后，可以借助该减少的数据量(即借助结果列表，在所述结果列表中存在具有与对应的参考值偏差的参数值和分别所属的设施状态的相关元素)限制错误查找进而实现在进一步处理时显著的时间节约。在此，对应的设施状态和必要时偏差的参数值说明控制系统的要分析的负载电路，在所述负载电路中可能存在例如布线错误、构件缺陷和/或其他缺陷(例如断线等)。例如，负载电路的错误布线和/或未正确装入或构建的负载单元可以因此非常容易、快速地并且必要时自动地——例如当遍历呈测试程序形式的预设的设施状态时——被识别。

11、此外，根据本发明的方法提供的优点是：所述方法是计算机实施的，即自动地例如在控制单元中或在可与设施连接的继续处理单元中(例如计算机单元、工业pc等)中执行。特别地，偏差列表的过滤和结果列表的生成可以自动地例如在计算机单元上与设施分离地实施，由此实现显著的时间节约和分析耗费的减少。

12、有利的是，对结果列表的具有基本状态作为设施状态的那些元素检查：在所述元素中是否列出在数值方面或在类型方面一致的所求出的参数值。这就是说，对结果列表检查：在结果列表的具有基本状态作为设施状态的所有元素中是否出现特定的参数值，所述参数值具有相同的值和相同的参数类型(例如输出通道处的电压，输出通道处的电流、控制输出端或输入端处的信号值等)。然后，从结果列表中过滤所述参数值，或者如果没有其他参数值偏差，则从结果列表中过滤对应的元素(即相应的参数和分别所属的设施状态或基本状态)。然后，例如在列表的末尾插入对所述参数值或结果列表的相应元素的引用。结果列表的这种附加过滤涉及控制单元的输出通道或控制输出端，所述输出通道或控制输出端在执行该方法时必须持久保持激活，因为例如持续经由所述输出通道对控制单元供应电压或电流或者例如始终存在空气压力作为传感器值。控制单元的这种持续激活的输出通道或控制输出端或输入端例如可以在所有设施状态下生成参数值。如果现在所述参数值之一偏差，则所述参数值例如在所有设施状态下显示为偏差并且尤其针对限定为基本状态的那些设施状态在结果列表中列出为偏差。通过附加的过滤，从结果列表中去除所述参数值和必要时去除所属的设施状态(即对应的元素)并且将结果列表对于继续处理保持一致且简短。

13、还有利的是，转发和/或输出结果列表以继续处理，其中结果列表的具有相同设施状态的元素组合。结果列表的输出例如可以以文本文件的形式进行，所述文本文件然后例如在数据处理单元(例如计算单元、工业pc)中或由用户手动地进行评估。替代地，结果列表可以例如被评估和处理成，使得为用户例如经由数据处理单元的显示器或经由与数据处理单元连接的输出单元显示如下负载电路，在所述负载电路中已经求出偏差的参数值。理想地，具有相同设施状态的那些元素被组合在结果列表中，以保持结果列表简短且一致并且易于用户概览。

14、本发明的一个有利的实施变型形式规定：根据相应的设施状态至少预设至少两个输出通道中的至少一个处的电压、至少两个输出通道中的至少一个处的电流、控制单元的至少一个控制输出端处的信号和/或控制单元的至少一个输入端处的信号作为要求出的参数。在此，例如可以仅将在相应设施状态中接入的输出通道处的电压和/或电流预设为要求出的参数。但是，附加地，也可以求出在相应的设施状态下切断的输出通道处的电压和/或电流作为参数。求出在控制单元的控制输出端和输入端处的信号作为参数以简单地方式附加地有助于确认设施中的缺陷和/或布线错误。在控制输出端中，例如可以查询用于接通或切断负载电路中的负载单元的控制信号的值。例如，可以查询温度传感器、转速传感器、接近开关休息信号、功能信号等的值作为控制单元的输入端处的参数。

15、还有利的是：在求出预设的参数的参考值时和在求出预设的参数的当前的值时，以相同的顺序遍历预设的设施状态。为了求出预设的参数的参考值，尽管可以任意地选择预设的设施状态的次序。当然，在求出预设的参数的当前参数值时，例如在设施在安装或扩展之后的自测阶段、测试调试等中应该遵守所述顺序。由此，以简单的方式避免在当前求出的参数值和对应的参考值之间的偏差，所述偏差在遍历预设的设施状态时例如会因设施发热、因设施中的负载电路中的负载单元的电容充电等而形成。

16、还有利的是：为预设的设施状态预设供应电压的多个电压值，在分别预设的设施状态下对至少两个负载电路中的至少一个、尤其在相应设施状态下激活的负载电路供应所述电压值。在此，分别针对供电电压的预设的电压值测量相应的设施状态参考值以及当前要求出的参数值。在此，在相应的设施状态下至少一个激活的负载电路的供应电压的每个不同的电压值形成自身的新的设施状态，对所述设施状态需求出相关联的参数的参数值和参考值。相应的设施状态的供应电压的预设的电压值同样可以通过控制单元为电源来预设或者可以在外部连接的输出支路处调节。

17、此外推荐：预设的电压值以预设的电压步长从初始供应电压(例如0伏)提升直至连接于相应的负载电路的至少一个负载单元的标称电压(例如28伏)或直至运行极限。例如，通过以预设的电压步长(例如以2伏的阶梯)增加供应电压，可以测量负载电路特定的和/或对于相应的负载单元典型的参数值(例如电流值)，所述参数值在发现布线错误和可能的故障时提供附加的支持。因此，例如小的传感器可以具有带有内部电子装置的线性调节器，通过所述内部的电子装置，自特定的供应电压(例如5伏或12伏)起接入传感器并且所述内部的电子装置直至特定电压(例如28伏)保持电流消耗恒定。性能更强的消耗器、诸如控制单元等例如具有降压转换器等，以产生内部辅助电压，并且例如随着供应电压增加而减小电流。例如，作为负载单元的接触器的电流功耗随着供应电压的增加而线性增加。直流马达例如可以在低电压下具有非常低的电阻，并且例如可以吸收高电流，所述高电流例如可以在转动运动开始时以平坦曲线增加或甚至减少。

18、替代于逐步地提高电源的至少各一个接入的输出通道处的供应电压，还会有利的是：将供应电压的预设的电压值以具有可预设的斜率的线性的电压斜坡的形式从连接于相应的负载电路的至少一个负载电路单元的(例如0伏的)初始供应电压提升直至预设的标称电压(例如28伏)或直至运行极限。

19、替代地，代替供应电压的电压值也可以预设供应电流的多个电流值，借助所述电流值在分别预设的设施状态下供应至少一个激活的负载电路。所述电流值同样可以逐步增加，例如从初始电流增加直至预设的最大电流值，或者以预设的斜率线性增加。

20、还有利的是：在求出参考值时和在求出当前的参数值时，在从一个预设的设施状态变化到另一预设的设施状态时遵守可预设的等待时间。由此，例如尽可能地消除如下电流和/或电压波动对测量相应的参考值或当前的参数值、尤其对电流或电压值的影响，其中所述电流和/或电压波动通过将供应电压接入相应的负载电路(即接入对应的输出通道)或通过由于负载电路中的相应的负载单元引起供应电压的电压值的变化而形成。此外，可以通过遵守预设的等待时间确保：例如先前的设施状态的参数已经再次衰减。因此，例如在所属的负载电路应激活的设施状态停用之后，在后续的设施状态下可以随机地提供传感器单元，因为例如所属的负载电路或输出通道中的供应电压仅缓慢下降。

21、例如，可以选择用于求出设施状态的参数值的可预设的等待时间，使得在该设施状态的至少一个激活的负载电路中实现稳定的电流，所述电流例如具有相对小的波动(例如一秒内3％的偏差)，或者在分别前一设施状态下激活的至少一个负载电路中的电流或电压已衰减。例如，可以在求出参考值期间确定相应的负载电路或对应的负载单元的等待时间的预设值，并且然后在求出参数值时使用。因此，例如可以在没有显著的起振时间的情况下将在负载单元或负载电路中的等待时间降低到最小。在具有相对大的起振时间的负载单元中例如可以为可预设的等待时间还设置安全储备，以便获得要求出的参数的稳定值。

22、理想地，例如在制造商处在借助于参考设施进行设施的规划和开发阶段期间求出相应的设施状态的要求出的参数的参考值。于是因此，例如在相同类型(例如系列设施/机器)的设施的调试中在相应的使用地点处提供对应的参考值，所述参考值可用于检查：负载电路是否已经正确地布线并且正确的负载单元是否构建在分别规划的部位处或在规划的负载电路中并且是否不具有构件缺陷。

23、替代地，可以在要检查的设施的调试阶段期间(例如，在制造商处的测试调试期间等)求出要针对相应的设施状态求出的参数的参考值或者可以从参数值中推导出，例如在设施持续运行期间持续地针对控制单元的相应的输出通道和/或控制输出端处的不同的设施状态测量所述参数值。即，参考值理想地从较早的测量值中推导出，所述测量值在不同的设施状态下(例如在持续运行中，在制造商或用户处的调试中)测量。如果设施例如部分被拆卸、运输和再次架设，则这是特别有意义的。在再次调试时或在再次接通时，于是可以非常简单地检查设施控制系统的负载电路的正确布线或者负载电路和负载单元的正常工作。