用于确定电气设备的平均故障时间的方法技术

技术编号:17746117 阅读:61 留言:0更新日期:2018-04-18 19:34
本发明专利技术涉及一种用于确定电气设备的平均故障时间的方法。并且涉及一种用于调节电源的预定平均故障时间以及用于评估调整的平均故障时间的方法。这是通过提供一种方法来实现的,该方法通过考虑运行条件和运行负载来确定平均故障时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定电气设备的平均故障时间的方法
本专利技术涉及一种用于确定电气设备的平均故障时间的方法,并且更具体地涉及一种用于调整电源的预定平均故障时间的方法以及用于评估调整的平均故障时间的方法。
技术介绍
已知多种方法用于确定电气设备的平均故障时间,通常称为“平均故障时间”(MTTF)。特别是,该信息对于改善设备使用寿命的预测以及预测其维护或更换非常重要。该信息就正确运行对于工业过程性能至关重要的电气设备而言尤为重要。例如在可编程逻辑中使用的电源模块就是这种情况。电源模块实际上是可编程控制器的关键部件,在故障预测维护或更换(永久或临时)之前,必须永久了解其工作寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高用于确定电器的平均故障时间的方法的预测准确度。该方法特别适用于可编程逻辑控制器的电源模块。这是通过提供一种方法来实现的,该方法通过考虑运行条件和运行负载来确定平均故障时间。在一方面,该方法包括:-确定平均温度值(AOTj),在运行时间期间电气设备在平均温度值运行;-确定所确定的平均温度值(AOTj)所处的温度范围,所述范围具有对应于平均故障时间的第一预定值的第一(上限)温度值和对应于平均故障时间的第二预定值的第二(下限)温度值;-基于所述平均温度值(AOTj)、所述温度范围的第一(上限)值、温度范围的第二(下限)值、所述平均故障时间的第一预定值和所述平均故障时间的第二预定值来确定电气设备的调整的平均故障时间(MTTF)。以这种方式,针对电气设备的外部温度运行条件来调整平均故障时间。另一方面,该方法还包括:-基于所述电气设备的运行时间和实际负载来确定补偿的运行时间;以及-将补偿的运行时间与调整的平均故障时间进行比较;和/或-确定调整的平均故障时间与补偿的运行时间之间的时间差。以这种方式,随着考虑到电气设备的实际电气负载,作为年龄指示器的运行时间的预测准确度得到提高。根据一个方面,确定调整的平均故障时间包括应用以下表达式:其中:-Tx是温度范围的第二(下限)值;-Ty是温度范围的第一(上限)值;-AOTj是确定的平均温度值;-MTTFTx是预定的第二平均故障时间;-MTTFTy是预定的第一平均故障时间;-MTTFTi是调整的平均故障时间。根据另一方面,所述方法包括测量电器中的温度的步骤,其可以是循环的或非循环的,以及在每个温度测量后的温度的平均值的更新步骤。本专利技术还涉及一种用于包括微控制器的可编程控制器的电源模块,所述微控制器布置成用于实施如上定义的用于确定电源模块的平均故障时间的方法。本专利技术还涉及一种可编程控制器,其包括CPU模块、至少一个电源模块和一个或多个输入/输出模块,所述电源模块如上所定义,也就是说能够执行确定其在出现故障之前的寿命的方法。附图说明仅通过示例,将参照附图描述本公开的实施例,其中:图1示意性地示出了可编程控制器的架构;图2是更新平均温度值的流程图;图3示意性地示出了由可编程控制器的电源模块的微控制器实现的用于确定模块的平均故障时间的方法;图4是根据本专利技术的方法的流程图;以及图5示意性地示出了根据本专利技术的电源的框图。具体实施方式图1示出了包括通过背板总线3(“背板”)互连的多个模块的可编程控制器。PLC包括CPU模块4和多个I/O模块5。为了运行,可编程控制器包括向所有模块提供至少一个电源电压的电源系统1、2。供电电压通过电力系统施加到背板总线3。根据本专利技术的电源系统包括至少一个电源模块1。其还可以包括第二电源模块2。然后,两个模块1、2冗余关联以总是提供PLC的电源所需的至少一个电压。在该示例中,控制器的模块1、2、4、5都经由连接器连接到背板总线3,电力通过该连接器,且数据通过其在模块之间交换。通过总线3,模块使用通信协议(例如I2C(“内部集成电路”))相互通信。第一电源模块1和第二电源模块2各自包括微控制器,分别指定为第一UC1微控制器和第二UC2微控制器。每个微控制器UC1、UC2包括通信模块,布置成根据所选的通信协议通过总线3发送和接收消息。在图1中,背板总线3包括:-两条通信线30、31,用于第一和第二两个微控制器模块(I2C总线)之间的通信,-电源线32,两个模块通过该电源线供应用于为可编程控制器的模块供电的电压,-线33,每个微控制器系统可以在该线上向CPU模块发出信号以通知其不再能够提供冗余电源,-线34,每个微控制器系统在该线上通知PLC的CPU模块和其他模块它们能够提供所需的电源电压。在每个电源模块中,微控制器UC1、UC2适于确定电源模块的运行时间和模块中使用的电子电路的平均故障时间。通常,这个时间以小时表示。此外,它实现了图3所示的算法。温度传感器(T°)位于模块内并连接到微控制器,以规则或不规则的间隔发送记录的温度值。微控制器UC1、UC2已经存储了若干个温度值(例如三个温度Tx、Ty、Tz),模块的电子电路的平均故障时间的若干个对应的预定理论值。对于每个温度值而言,理论值由电路中存在的每个部件的故障率确定。对于每个温度Tx、Ty、Tz而言,平均故障时间值如下获得:其中λi、λ'i、λ″i对应于模块的电子电路的每个部件i(i表示从1到n个部件)在相应的温度Tx、Ty和Tz的故障率。因此微控制器存储MTTF_Tx、MTTF_Ty和MTTF_Tz,在本示例中针对三个温度Tx、Ty、Tz而言。在运行中,微控制器按以下方式进行:参照图3,在第一步骤E1中,微控制器确定模块在确定的和已知的运行时间期间的平均温度即平均值。温度由传感器T°测量并传送给微控制器,且运行时间通过RTC确定。该平均温度例如在每个温度读数之后被更新。为了更新该平均值AOTj,微控制器可以应用图2所示的算法:-对于每个测量温度,微控制器执行的步骤是,将已测量的CTj温度与先前测量计算的平均值AOTj-1进行比较:-如果测量的CTj温度小于先前的平均值AOTj-1,则新的平均值是:-如果测量的CTj温度高于先前的平均值AOTj-1,则新的平均值是:返回到图3,在第二步骤E2中,微控制器将在前一步骤中确定的平均温度值AOTj与温度Tx、Ty和Tz进行比较,对于温度Tx、Ty和Tz中的每个而言,微控制器已经存储了平均故障时间的预定值MTTF_Tx、MTTF_Ty、MTTF_Tz。温度AOTj的平均值因此被定位在一个温度范围内,包括第一即上限值和第二即下限值。然后微控制器为较高的值选择存储的平均故障时间的相应的预定值并且为较低的值选择存储的平均故障时间的相应的预定值。平均故障时间MTTF_Tx、MTTF_Ty、MTTF_Tz的预定值对应于电气设备的预定负载条件。该负载条件可以取可由电源模块1、2供应的最大功率的1%到100%之间的任何值,比如50%、60%、75%;80%、90%。在第三步E3中,微控制器通过插值确定模块故障之前的运行时间的值。例如,如果考虑到平均温度在由Tx和Ty(Ty大于Tx)定义的范围内,则其应用以下公式:因此,基于平均温度值(AOTj)、温度范围的第一(上限)值、温度范围的第二(下限)值以及平均故障时间的第一预定值和平均故障时间的第二预定值来确定电气设备的调整的平均故障时间(MTTF)。图4示出了目前描述的方法的流程图,采用进一步的步骤进行了扩展,用于评估所得的平均故障时间。再次,开本文档来自技高网...
用于确定电气设备的平均故障时间的方法

【技术保护点】
一种用于确定电气设备的平均故障时间的方法,包括:确定平均温度值(AOTj),在运行时间期间电气设备在该平均温度值运行;确定所确定的平均温度值(AOTj)所处的温度范围,所述范围具有对应于平均故障时间的第一预定值的第一温度值和对应于平均故障时间的第二预定值的第二温度值;基于所述平均温度值(AOTj)、所述温度范围的第一值、所述温度范围的第二值、所述平均故障时间的第一预定值和所述平均故障时间的第二预定值来确定电气设备的调整的平均故障时间(MTTF)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.20 FR 15578181.一种用于确定电气设备的平均故障时间的方法,包括:确定平均温度值(AOTj),在运行时间期间电气设备在该平均温度值运行;确定所确定的平均温度值(AOTj)所处的温度范围,所述范围具有对应于平均故障时间的第一预定值的第一温度值和对应于平均故障时间的第二预定值的第二温度值;基于所述平均温度值(AOTj)、所述温度范围的第一值、所述温度范围的第二值、所述平均故障时间的第一预定值和所述平均故障时间的第二预定值来确定电气设备的调整的平均故障时间(MTTF)。2.根据权利要求1所述的方法,对于所述电气设备的预定负载条件,提供平均故障时间的第一预定值和平均故障时间的第二预定值。3.根据权利要求1或2所述的方法,还包括:基于所述电气设备的运行时间和实际负载来确定补偿的运行时间;以及将补偿的运行时间与调整的平均故障时间进行比较;和/或确定调整的平均故障时间与补偿的运行时间之间的时间差。4.根据权利要求3所述的方法,还包括:在以下情况下产生控制信号:补偿的运行时间超过预定阈值;或确定的时间差低于预定阈值。5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述预定阈值表示为:调整的平均故障时间的百分比;或调整的平均故障时间的时限小时数。6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法,其中,所述运行时间和实际负载由所述电气设备监测并在连续时刻被存储,并且其中,确定补偿的运行时间包括:确定连续时刻之间的时间间隔;通过补偿因子调整所确定...

【专利技术属性】
技术研发人员:R托内P戈尔
申请(专利权)人:施耐德电器工业公司
类型:发明
国别省市:法国,FR

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