DE19960514C2 - Verfahren zum Erkennen von Betriebszuständen eines mittels einer Antriebsvorrichtung beweglichen Abschlusses für ein Gebäude oder eine Einfriedung - Google Patents
Verfahren zum Erkennen von Betriebszuständen eines mittels einer Antriebsvorrichtung beweglichen Abschlusses für ein Gebäude oder eine EinfriedungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Normalfahrten, Auffahren auf Hin
dernisse, Auffahren auf Endanschläge oder dergleichen Betriebszuständen bei einem zwi
schen einer Offen- und einer Schließstellung mittels einer Antriebsvorrichtung hin- und her
beweglichen Abschluss für ein Gebäude oder eine Einfriedung, mit dem Schritt:
- a) Messen eines den Kraftbedarf der Antriebsvorrichtung anzeigenden oder sonstwie Rückschlüsse auf Betriebszustände des Abschlusses erlaubenden Betriebsparameters der Antriebsvorrichtung an bestimmten Messpunkten der Bewegungsbahn oder Be triebszeit des Abschlusses.
Außerdem betrifft die Erfindung eine zum Durchführen dieses Verfahrens geeignete An
triebsvorrichtung, wie insbesondere einen Torantrieb und mehr insbesondere einen Gara
gentor- oder Industrietorantrieb.
Es sind bereits verschiedene Verfahren und Steuerungen zum Steuern von Antriebsvor
richtungen für Abschlüsse von Gebäuden oder Einfriedungen beschrieben worden. Bei
spiele für solche Verfahren und Steuerungen finden sich in der DE 196 28 238 C2, der EP 0 083 947 B1
oder der DE 42 14 998 A1 auf die für weitere Einzelheiten solcher Verfahren
und Steuerungen, den dabei eingesetzten Antriebsvorrichtungen sowie der dabei sich er
gebenden Problematik ausdrücklich verwiesen wird.
Außerdem wird für weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ausdrücklich auf die
nachveröffentlichte DE 199 58 308 A1 der Anmelderin
verwiesen.
Weitere Beispiele vergleichbarer Steuerungen und Antriebsvorrichtungen für bewegliche
Abschlusseinrichtungen finden sich in der GB 2 010 957 A, der DE 27 27 518 A1 oder der
GB 2 169 105 A.
Allgemein ist aus diesem Stand der Technik bekannt, zur Überwachung des Laufes von
angetriebenen Toren, Türen, Fenstern oder dergleichen angetriebenen Gebäude- oder
Einfriedungsabschlüsse oder sonstigen beweglichen Abschlüssen in oder an der Antriebs
vorrichtung verschiedene physikalische Größen zu messen, die den tatsächlichen Kraftbe
darf zum Bewegen des Abschlusses repräsentieren. Diese Größen können zum Beispiel
der Motorstrom, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung u. s. w. sein, die am Antriebs
motor mehr oder weniger direkt oder per Sensor zur Verfügung stehen und durch die
Steuerung der Antriebsvorrichtung entsprechend ausgewertet werden.
Diese Auswertung dient dann in der Regel zum Initiieren von Abschalt- oder Reversierak
tionen zur Vermeidung von unnötig hohen Kräften an den Schließkanten von Türen
und/oder Toren, Fenstern oder sonstigen Abschlüssen.
Zum Beispiel aus der DE 196 28 238 C2 ist es bekannt, dass diese Größen oder Be
triebsparameter bei einer sog. Lernfahrt oder Messfahrt oder einer sonstigen Referenzfahrt
entlang der kompletten Fahrt aufgezeichnet werden und bei darauf folgenden Fahrten im
Normalbetrieb, in der Regel zuzüglich eines Aufschlages, als Vergleichswert für den tat
sächlichen Kraftbedarf für die jeweilige Position benutzt werden kann. Dabei wird der ge
messene Wert in der Regel als Schwellenwert oder zur Berechnung eines Schwellenwer
tes benutzt, um bei Über- oder Unterschreitung dieses Schwellenwertes durch den aktuell
gemessenen Betriebsparameter die Antriebsvorrichtung entsprechend abzuschalten oder
zu reversieren.
Er gibt hierzu im allgemeinen streckenabhängige oder streckenunabhängige Berechnung
dieses Schwellwerts. Die Abschaltung erfolgt aber immer anhand eines Vergleiches des
aktuell tatsächlich gemessenen Werte mit dem zuvor festgelegten Vergleichswert -
Schwellenwert - .
Auch ist in den vorerwähnten Druckschriften beschrieben, die Lage der Endanschläge -
Öffnungstellung oder Schließstellung - ohne Endschalter aufgrund von an der Antriebsvor
richtung gemessenen Betriebsparameter festzustellen, was ebenfalls über eine Schwell
wertbestimmung erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber bekannten Verfahren der eingangs
genannten Art eine neue Erkennungsmöglichkeiten von Betriebszuständen von beweglichen
Abschlüssen zu schaffen, um genauere Informationen zur Verfügung zu haben und
ggf. schneller als bisher auf bestimmte Betriebszustände reagieren zu können.
Grundidee der Erfindung ist es, die Vorgeschichte des Betriebsparameters oder die Kontur
des Verlaufs des Betriebsparameters als Erkennungskriterium zu verwenden. Durch die
Erfindung wird also der streckenmäßige oder zeitliche Verlauf der Messgröße oder zeitli
che Verlauf der Messgröße oder des Betriebsparameters (im folgenden als "Vorgeschich
te" oder "Messhistorie" bezeichnet) als Erkennungskriterium für den Betriebszustand he
rangezogen und ggf. zur Initiierung von Abschalt- oder Reversieraktionen verwendet.
Durch die Erfindung wird also ein Verfahren geschaffen, das die Vorgeschichte bzw. die
Kontur des Motorstromes eines Antriebsmotors der Antriebsvorrichtung, der Drehzahl des
Motorstromes, der Geschwindigkeit, der Beschleunigung oder von sonstigen Rückschlüs
se auf festzustellende Betriebszustände erlaubenden Betriebsparametern als Mittel ver
wendet, um auf so festgestellte Betriebszustände, insbesondere auf Hindernisse oder Stö
rungen, entsprechend zu reagieren und zum Beispiel die Antriebsvorrichtung bei Hinder
nissen abzuschalten oder zu reversieren.
Erfindungsgemäß wird zum Lösen der oben beschriebenen Aufgabe ein Verfahren vorge
schlagen zum Erkennen von Normalfahrten, Verfahren zum Erkennen von Normalfahrten,
Auffahren auf Hindernisse, Auffahren auf Endanschläge oder dergleichen Betriebszustän
den bei einem zwischen einer Offen- und einer Schließstellung mittels einer Antriebsvor
richtung hin- und her beweglichen Abschluss für ein Gebäude oder eine Einfriedung, mit
den Schritten:
- a) Messen eines den Kraftbedarf der Antriebsvorrichtung anzeigenden oder sonstwie Rückschlüsse auf Betriebszustände des Abschlusses erlaubenden Betriebsparameters der Antriebsvorrichtung an bestimmten Messpunkten (A, B, C, D, E) der Bewegungs bahn oder Betriebszeit des Abschlusses und
- b) Aufzeichnen einer bestimmten Anzahl n der jeweils zuletzt vor jedem Messpunkt ge messenen Werte des Betriebsparameters als Messwerthistorie zu dem jeweils aktuell gemessenen Messwert, um zu jedem Messpunkt - Messort oder Messzeit - eine Messwertfolge von n + 1 Werten aus dem aktuell gemessenen Messwert und dessen durch die aufgezeichnete Reihe der n zuvor gemessenen Messwerte gebildeten Mess werthistorie zu bilden, und
- c) Analysieren der bei einem interessierenden Betriebszustand vorliegenden Messwertfol ge von n + 1 Werten zum Feststellen eines für den interessierenden Betriebszustand charakteristischen Verlaufs solcher aus n + 1 hintereinander gemessenen Messwerten bestehender Messwertfolgen des Betriebsparameters und/oder einer durch eine Test funktion anzeigbaren charakteristischen Eigenschaft eines solchen Verlaufes.
Durch Schritt b) wird sichergestellt, dass zu jedem Messpunkt die Vorgeschichte oder
Messwerthistorie des Betriebsparameters und damit der kurz zuvor festgestellte Verlauf
des Betriebsparameters zur Verfügung steht.
Aufgrund dieses Verlaufes kann dann ein bestimmter Betriebszustand festgestellt werden,
was durch Analysieren des Verlaufes in Schritt c) erfolgt. Dieses Analysieren kann sehr
vielfältig geschehen. So wird man bei jeder Art von Abschluss bestimmte Signalformen
oder Konturen des jeweils zu überwachenden Betriebsparameters erwarten oder durch
Simulation berechnen können. Insbesondere wird man die Signalform bei bestimmten Be
triebszuständen wie Auffahren auf ein Hindernis oder auf einen Endanschlag bereits vor
einem Abschalten über Schwellwertabschaltung anhand der Signalform erkennen können.
Betrachtet man nämlich den Verlauf von den Kraftbedarf der Antriebsvorrichtung anzei
genden Betriebsparametern wie Motorstrom, Geschwindigkeit, Beschleunigung u. s. w. an
bestimmten möglichst dicht aufeinander folgenden Messpunkten, z. B. bei einer ungestör
ten Fahrt und bei einer Fahrt mit Hindernis auf einen Schreiber oder einem Oszoloskop, so
kann man normalerweise deutlich erkennen, dass sich die Signalform bzw. die Kontur die
ses Betriebsparameter bei Erreichen des Hindernisses klar von der einer Fahrt ohne die
ses Hindernis unterscheidet.
Der Erfindung liegt nun die Grunderkenntnis zugrunde, dass sich aufgrund solcher charak
teristischer Signalformen früher als bisher und/oder genauer bestimmte Betriebszustände
- auch durch Signalkonturenvergleiche - erkennen lassen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie oben erwähnt, ist das in Schritt c) genannte Analysieren der Messwerthistorie auch
bereits aufgrund theoretischer Erwartungen oder Berechnungen möglich.
Wegen der Vielzahl von möglichen Abschlüssen und Betriebszuständen und, um auf spe
zielle Gegebenheiten am Einsatzort reagieren zu können, ist aber in einer vorteilhaften
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Durchführen der Schritte a) und b)
während einer Referenz- oder Messfahrt des Abschlusses und während des bestimmungsgemäßen
Betriebs der Antriebsvorrichtung, bevorzugt, dass während der Mess-
oder Referenzfahrt Schritt c) und
- a) Abspeichern der für den interessierenden Betriebszustand charakteristischen Mess wertfolge und/oder eines mit dieser erhältlichen charakteristischen Funktionswertes der Testfunktion, erfolgt und im bestimmungsgemäßen Betrieb die Schritte
- b) direktes Vergleichen der zu jedem Messpunkt während des Betriebs erhaltenen Mess wertfolge mit der für den interessierenden Betriebszustand charakteristischen Mess wertfolge, und/oder
- c) indirektes Vergleichen der zu jedem Messpunkt während des Betriebes erhaltenen Messwertfolge mit der als für den interessierenden Betriebszustand charakteristisch festgestellten. Messwertfolge über Vergleichen des mit der während des Betriebs erhal tenen Messwertfolge erhältlichen Funktionswerts der Testfunktion mit dem abgespei cherten oder einem durch die abgespeicherte charakteristische Messwertfolge erhalte nen charakteristischen Funktionswert der Testfunktion, und
- d) Erkennen des interessierenden Betriebszustand, wenn der direkte und/oder indirekte Vergleich Übereinstimmungen ergibt,
durchgeführt.
Vorzugsweise werden zum Feststellen des interessierenden Betriebzustands durch die
jeweiligen Messwertfolgen erzielte Signalformen oder Signalkonturen mit einer zu erwar
tenden, berechneten oder in Schritt d) als Referenz gespeicherten Signalform bzw. Signal
kontur verglichen. Hierbei sind je nach Ziel, d. h. nach interessierendem Betriebszustand,
die als Betriebsparameter vorliegenden physikalischen Größen (Strom, Spannung, Ge
schwindigkeit, Motortemperatur u. s. w.) direkt verwendbar oder, wenn dies bessere Aussa
gen erlaubt, auch Vorauswertungen (z. B. Differenzierung nach oder Integration über Weg
oder Zeit) möglich. Dabei kann der eine oder der andere Betriebsparameter oder eine be
stimmte Vorauswertung von bestimmten Betriebsparametern anderen Überwachungsme
thoden überlegen sein, wobei im Vorfeld vor Durchführung des Verfahrens entschieden
werden sollte, mit welchem Betriebsparameter - Messgröße - und Vorauswertung die
Erkennung des Betriebszustandes, wie beispielsweise eines Hindernisses oder von End
anschlägen, optimal gestaltet werden kann.
Unterscheidet sich also eine Kontur eines so bestimmten Betriebsparameters oder vor
ausgewerteten Betriebsparameters deutlicher bei einem bestimmten Betriebszustand von
einer "normalen" Kontur als dies bei anderen Betriebsparametern der Fall ist, so kann diese
besondere Kontur in der Messwertvorgeschichte oder Messwerthistorie auch zur Unter
scheidung dieses Betriebszustandes innerhalb der Auswertung in der Steuerung der An
triebsvorrichtung verwendet werden, um beispielsweise einen normalen Verlauf eines an
getriebenen Garagentores von einem Auftreffen auf ein Hindernis zu unterscheiden und
bei der Hindernisfahrt die entsprechenden Abschalt- oder Reversieraktionen durchzufüh
ren.
Ein individueller zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung angetrieben bewegter Ab
schluss kann sich bei einer Fahrt auf ein Hindernis in anderer charakteristischer Weise
verhalten, als andere Abschlüsse. Hier kommt es auf den Antriebsstrang - z. B. Antrieb
über ein Seilsystem gegenüber Zahngurtgetriebe oder Kettengetriebe - , die Art des Ab
schlusses - Sektionaltor, einflügeliges Über-Kopf-Tor, Rolltor, Schiebetor, Schwenkflügel
tür, Hebefenster und so weiter - und Umwelteinflüsse - Temperaturen, Niederschläge,
Schnee und Eis - an. Um die besondere Signalform beim Auftreffen des individuellen Ab
schlusses auf ein Hindernis feststellen zu können, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung
das erfindungsgemäße Verfahren und zwar als Hinderniserkennungsverfahren gekenn
zeichnet durch
- a) Auffahren-Lassen des Abschlusses während der Referenzfahrt auf ein in die Bewe gungsbahn gebrachtes Hindernis oder auf einen Endanschlag,
- b) gegebenenfalls Vorauswerten der durch die bei der Auffahrt mit der Messwerthistorie erhaltenen Messwertfolge von n + 1 Messwerten mit Differenzieren und/oder Integrieren der Messwertfolge,
- c) Speichern einer durch die bei der Auffahrt erhaltenen Messwertfolge - gegebenenfalls nach dem Vorauswerten - erzielten Signalform oder Signalkurvenkontur als Referenz für das Vorhandensein eines Hindernisses,
- d) Vergleichen einer im bestimmungsgemäßen Betrieb in einem beliebigen Messpunkt auf gleiche Weise erhaltenen Signalform oder Signalkurvenkontur mit der als Referenz ge speicherten, und
- e) Erkennen eines Hindernisses bzw. eines Endanschlages, wenn der Vergleich eine glei che oder mit gleichen charakteristischen Eigenschaften versehene Signalform oder Signalkurvenkontur ergibt. Außerdem kann natürlich auch eine Normalfahrt durchge führt werden, wobei jede Abweichung der Signalform von der dabei festgestellten Sig nalform über ein bestimmtes Ausmaß hinaus als Abschalt- oder Reversierkriterium ver wendet wird.
Das Auswählen der einzelnen Messpunkte sollte derart geschehen, dass eine Vergleich
barkeit der jeweils erhaltenen Messwerthistorien erreicht wird. Dies könnte z. B. dadurch
erzielt werden, dass stets an denselben Messorten oder Messzeiten des Verlaufes des
beweglichen Abschlusses gemessen wird. Andererseits gibt es aber auch eine Möglich
keit, die Messwerthistorien an Messpunkten zweier Fahrten zu vergleichen, obwohl ge
naue Orte der verglichenen Messpunkte absolut gesehen nicht bekannt sind. Diese Mög
lichkeit wird eröffnet durch Bestimmen der Messpunkte als äquidistant mit einem vorbe
stimmten Streckenabstand aufeinanderfolgende Messorte auf der Bewegungsstrecke des
Abschlusses oder als äquidistant mit einem vorbestimmten Zeitabstand aufeinanderfol
gende Messzeiten. Es wird also während des Laufes der Antriebsvorrichtung nicht immer
unbedingt an den selben Messorten oder zu den selben Messzeiten gemessen, es wird
gemäß dieser Ausführungsform nur als Bedingung vorausgesetzt, dass sämtliche Messor
te streckenmäßig äquidistant bzw. sämtliche Messzeiten zeitlich äquidistant aufeinander
folgen.
Wie bereits mehrfach erwähnt, können in Schritt a) als Betriebsparameter der Motorstrom
eines Elektromotors der Antriebsvorrichtung, die Drehzahl des Elektromotors, die Ge
schwindigkeit der Antriebsbewegung, die Beschleunigung der Antriebsbewegung, die Ver
sorgungsspannung einer weichen Energieversorgung des Elektromotors und/oder die
Temperatur des Elektromotors gemessen werden.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass nicht immer
unbedingt eine komplette Messwerthistorie, d. h. sämtliche n + 1-Werte vorhanden sein
müssen, um einen bestimmten Betriebszustand festzustellen. Es reicht jeweils aus, das
jeweils letzte Teilstück des aktuell vorliegenden Messwerthistorienverlaufs mit dem ersten
Teilstück eines zu erwartenden, errechneten oder gespeicherten charakteristischen
Messwerthistorienverlaufes - einer Referenzmesswerthistorie - zu vergleichen. Dies ist
bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht durch die Schritte:
- a) Vergleichen, im bestimmungsgemäßen Betrieb bei jedem neu aufgezeichneten Mess wert, des gemeinsam mit zuletzt gemessenen i Messwerten erhaltenen Betriebspara meterverlaufs, wobei i eine natürliche Zahl kleiner n ist, mit dem durch die ersten i + 1 Messwerte des für den interessierenden Betriebszustand zu erwartenden, errechneten oder gespeicherten charakteristischen Betriebsparameterverlauf und
- b) Feststellen des Betriebszustand bei übereinstimmenden Verlauf dieser i + 1 Messwerte, schon bevor eine vollständige durch n + 1 Messwerte gebildete charakteristische Mess wertfolge aufgenommen worden ist.
Zum Verständnis sei hier ein Beispiel angegeben: Wenn bei dicht aufeinander folgenden
Messpunkten stets die 10 vorhergegangenen Messwerte als Messwerthistorie gespeichert
sind und eine Referenzmesswerthistorie demgemäss einen aus einer Referenzmesswert
folge von 11 aufeinander folgenden Messwerten umfasst, so reicht es unter Umständen
aus, bei dem aktuell gemessenen Betriebsparameterverlauf die durch die letzten vier
Messwerte festgelegte Signalform mit den ersten vier Messwerten der Referenzmesswert
historie zu vergleich, um beispielsweise das Auffahren eines Hindernisses, einen Endan
schlag oder eine Störung bei dem Abschluss zu erkennen. In diesem Beispiel wäre also
i = 3 und n = 10.
Um bei dem vorherigen Beispiel zu bleiben, könnte unter Umständen eine Signalform aus
vier Messwerten zum Erkennen eines bestimmten Betriebszustandes noch nicht ausrei
chen, eine aus sechs Messwerten gebildete Signalform aber schon. Um dennoch nicht die
vollständige aus allen n + 1-Werten gebildete Messwerthistorie aufnehmen zu müssen, um
den interessierenden Betriebszustand zu erkennen, was unter Umständen einen großen
Zeitverlust mit sich bringen würde, wird in Weiterbildung der soeben erläuterten vorteilhaf
ten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass Schritt v) bei jedem neu aufgezeich
neten Messwert beginnend mit einem zum Unterscheiden charakteristischer Verläufe vor
gegebenen Mindestwert für die Anzahl i der zum Vergleich herangezogenen zuvor gemes
senen Messwerte unter Erhöhung dieser Anzahl i, vorzugsweise um eins, wiederholt wird,
bis der charakteristische Betriebszustand festgestellt worden ist oder diese Anzahl i die
Zahl n der als Messwerthistorie aufgezeichneten zuvor gemessenen Messwerte erreicht
hat.
Üblicherweise wird es zum Erkennen einer charakteristischen Signalform etwa mindestens
drei aufeinanderfolgende Werte geben müssen. Insofern könnte bei jedem neu aufge
nommenen Messwert beginnend mit i = 2 oder 3 ein Vergleich der durch die letzten drei
oder vier aktuell gemessenen Messwerte gebildeten Signalform mit einer durch die ersten
drei oder vier Messwerte der Referenzmesswerthistorie durchgeführt werden. Ergibt dies
kein Erkennen eines interessierten Betriebszustandes, wird nun der Vergleich der letzten
vier oder fünf mit den ersten vier oder fünf Messwerten der Referenzhistorie durchgeführt.
Dies erfolgt dann solange, bis entweder eine genügend lange Signalform eine Überein
stimmung sicher feststellt oder aber bis sämtliche n + 1-Messwerte der aktuell aufgenom
menen Messwerthistorie mit den n + 1-Messwerten der Referenzmesswerthistorie vergli
chen sind, ohne dass der interessierende Betriebszustand festgestellt worden ist. Mit ei
nem genügend schnellen Prozessor ist diese Analyse der Signalformen in der Zeit durchführbar,
die zwischen den Messpunkten liegt. Zum Nachführen der zum Signalvergleich
vorliegenden Referenzmesswerthistorien ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestal
tung der Erfindung bevorzugt, dass jede zuvor durchgeführte Fahrt des Abschlusses, bei
dem ein interessierender Betriebszustand - wie z. B. ordnungsgemäße hindernisfreie Fahrt
- aufgetreten ist, als eine Referenzfahrt für darauffolgende Fahrten verwendet wird, wobei
vorzugsweise die dabei erhaltenen Referenzverläufe oder Referenzfunktionswerte mit zu
vor gespeicherten verrechnet werden.
Zwar wird zum Feststellen vieler Arten von Betriebszuständen die Überwachung eines
einzelnen Betriebsparameters ausreichend sein. Genauer werden aber Betriebszustände
erkennbar, wenn nicht nur ein Betriebsparameter, sondern mehrere aufgrund ihrer Mess
werthistorie und- Signalform zur Erkennung herangezogen werden. Zum Erkennen von
Betriebszuständen kann dann auch die Signalform des einen Betriebsparameters mit der
des anderen Betriebsparameters verglichen werden.
Ein Betriebszustand, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren viel genauer erkennbar
ist als bei bisherigen vergleichbaren Methoden, ist das Erkennen eines Endanschlages.
Bei den Antriebsvorrichtungen der hier in Rede stehenden Art werden als Betriebsparame
ter physikalische Größen in oder am Motor oder dessen Ansteuerung verwendet, um so
das Anbringen zusätzlicher Sensoren am Abschluss zu vermeiden. Insbesondere ist man
in letzter Zeit dazu übergegangen, auf Endanschlagsschalter zu verzichten und das
Festellen eines Endanschlages nach Montage der Antriebsvorrichtung über eine
Schwellwertbestimmung bei dem Kraftbedarf des Antriebsmotors anzeigenden Größen
vorzunehmen. Steigt also z. B. der Motorstrom über einen relativen hoch angesetzten
Schwellwert hinaus, geht man davon aus, dass ein Endanschlag erreicht ist. Zwischen
dem Motor und der Kante, mit der der Abschluss gegen den Endanschlag fährt, liegen
aber meist recht viele mechanische Teile, die alle mit Spiel oder dazwischen liegenden
Fugen oder über - z. B. elastische - Dehnungserscheinungen dazu beitragen, dass
zwischen einem ersten Berühren der Anschlagskante an den Endanschlag und dem
Feststellen der Schwellwertüberschreitung einige Zeit vergeht, während der der Abschluss
fester gegen den Endanschlag gedrückt wird. Dadurch ist das Erkennen des
Endanschlages über die Schwellwertermittlung relativ ungenau und es könnte unter
Umständen sein, dass die Steuerung das Auflaufen auf ein sehr kleines Hindernis wie z. B.
einen menschlichen Fuß wegen einer unkorrekten Endanschlagermittlung als das
Auffahren auf den Endanschlag anstelle auf ein Hindernis erkennt. So hat das genaue
Erkennen eines Endanschlages auch einen ernsten Sicherheitsaspekt.
Das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem zur Analyse des jeweiligen Betriebszu
standes eine Messwerthistorie zur Verfügung steht, kann hier bedeutende Verbesserun
gen schaffen. Demgemäss werden bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als
Verfahren zum Erkennen eines genauen Beginns einer Fahrt gegen den Endanschlag die
Schritte vorgeschlagen:
Erkennen eines Endanschlages, wenn der Betriebsparameter einen zum Erkennen eines Anschlags vorgegebenen Schwellwert überschreitet,
Untersuchen der Messwerthistorie für den die Überschreitung des Schwellwerts anzeigen den Messpunkt und
Erkennen eines ersten Berührens des Endanschlages durch Feststellen desjenigen zuvor liegenden Messpunktes, in dem eine steigende und immer schneller werdende Annähe rung des Betriebsparameters an den Schwellwert begonnen hat.
Erkennen eines Endanschlages, wenn der Betriebsparameter einen zum Erkennen eines Anschlags vorgegebenen Schwellwert überschreitet,
Untersuchen der Messwerthistorie für den die Überschreitung des Schwellwerts anzeigen den Messpunkt und
Erkennen eines ersten Berührens des Endanschlages durch Feststellen desjenigen zuvor liegenden Messpunktes, in dem eine steigende und immer schneller werdende Annähe rung des Betriebsparameters an den Schwellwert begonnen hat.
Eine Antriebsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ne
ben einer Messeinrichtung zum Messen des Betriebsparameters in den bestimmten, ins
besondere zeitlich oder streckenmäßig äquidistanten, Messpunkten, eine Steuereinheit
zum Steuern der einzelnen erfindungsgemäßen Verfahrensschritte und ein Schieberegis
ter auf, in dem die jeweils zuvor gemessenen n Messwerte aufgezeichnet werden.
Die Erfindung ist insbesondere auf dem Gebiet der Torantriebe oder Türantriebe interes
sant. Durch die Erfindung ist dabei ein Verfahren erzielbar, das durch Nachführen eines
"Schweifs" oder einer "Spur" von n streckenmäßig und/oder zeitlich äquidistanten Mess
werten und Auswertung derselben sich zur Überwachung des Laufs von angetriebenen
Toren oder Türen einsetzen lässt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die dabei heran
gezogenen beigefügten Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 den Verlauf eines beliebigen Betriebsparameters eines Torantriebes über
dem Weg (s) oder der Zeit (t);
Fig. 2 der Verlauf einer Geschwindigkeit eines Antriebsmotors eines Garagentor
antriebes im Bereich eines Endanschlages, gegen den das durch den Ga
ragentorantrieb angetriebene Garagentor gefahren wird; und
Fig. 3 eine Ansicht eines Details aus Fig. 2.
In Fig. 1 ist der Verlauf eines beliebigen Signals Y(s, t) einer an einem Garagen- oder In
dustrietor oder dergleichen zwischen einer Offen- und einer Schließstellung hin- und her
beweglichen Abschluss angeschlossenen Antriebsvorrichtung über eine Teilstrecke der
Bewegungsbahn des Abschlusses - s - oder während einer bestimmten Zeit, während der
sich der Abschluss bewegt, - t - dargestellt.
Zum Erhalten des Signalverlaufes sind streckenmäßig (s) oder zeitlich (t) äquidistante
Stützstellen in gleichbleibenden Abständen X vorgesehen, wobei jede Stützstelle A, B, C,
D, E als Messpunkt zum Messen des dann vorliegenden Betriebsparameterwertes dient.
Das Signal Y wird also in Abständen von X abgetastet, wobei die jeweils abgetasteten
Werte in einer nach Art eines Schieberegisters wirkenden Speichereinrichtung aufge
zeichnet werden. An jeder neuen Stützstelle kommt ein neuer Messwert hinzu, bis insge
samt eine bestimmte Anzahl n von Messwerten vorhanden ist. Dann wird der jeweils
nächste Messwert aufgezeichnet und alle zuvor gemessenen Messwerte weiter verscho
ben, wobei der zuallererst gemessene Messwert aus dem Speicher fällt, so dass nach
einer Anfangsphase für jede Stützstelle bzw. für jeden Messpunkt eine Folge von n zuvor
gemessenen Messwerten zur Verfügung steht.
Das Signal Y wird also an jeder Stützstelle oder jedem Messpunkt - Messort oder Mess
zeit - abgetastet und die Messwerte der zuletzt abgetasteten n Stützstellen sind bereits
gespeichert, so dass die jeweils aktuelle Stützstelle stets einen "Schweif" oder eine "Spur"
von n Messwerten hinter sich herzieht.
In Fig. 1 ist ein Beispiel dargestellt, bei welcher jede Stützstelle A, B, C, D, E die Messwer
te der jeweils zuvor gemessenen n = 5 Stützwerte zugeordnet sind.
An dem Messpunkt A - Position oder Zeitpunkt - liegen also n + 1 Messwerte vor, mit der
die Vorgeschichte oder Messwerthistorie analysiert werden kann.
Eine solche Analyse erfolgt in einem Ausführungsbeispiel mit einem direkten Vergleich
eines einzelnen charakteristischen Wertesatz von n + 1 Werten, der z. B. besagen könnte,
dass nach drei hintereinander folgenden Anstiegen ein gleichbleibender Wert erfolgen
muss. Dabei dürfte dem Fachmann klar sein, dass es hier eine sehr große Vielfalt möglicher
Wertesatz-Aussagen geben kann, die als charakteristische Eigenschaft für einen inte
ressierenden Betriebszustand wertbar sind. In einer weiteren Ausführungsform wird die
jeweils festgestellte Messwerthistorie von n + 1 Messwerten in eine Testfunktion eingege
ben - beispielsweise eine Polygonalfunktion mit n + 1 Variablen, wobei ein interessierender
Betriebszustand dann festzustellen ist, wenn der dann erhaltene Funktionswert der Test
funktion innerhalb bestimmter Grenzen liegt.
Es ist also durchaus mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass für eine kom
plette Fahrt des Abschlusses nur ein charakteristischer Wert oder ein charakteristischer
Wertesatz für den Vergleich ausreicht, so dass nicht unbedingt mehrere positions- oder
zeitabhängige Werte oder Wertesätze dafür zur Verfügung stehen bzw. gespeichert wer
den müssen.
In einiger Ausführungsformen wird dieses Verfahren zum Feststellen eines Hindernisses
eingesetzt. Hierzu wird bei einer Testfahrt auf ein Hindernis aufgefahren und charakteristi
sche Eigenschaften der dann erhaltenen Signalform werden zum Erkennen solcher Hin
dernisse verwendet. Beispielsweise wird sich bei einem Auffahren auf ein Hindernis bei
mindestens drei aufeinander folgenden Messwerten eines zum Kraftbedarf des Abschlus
ses proportionalen Betriebsparameters ein Ansteigen feststellen, wobei auch die erste und
die zweite Ableitung des Betriebsparameters nach Weg oder Zeit in jedem der drei Mess
punkte ansteigend sein wird. Weitere mögliche charakteristische Eigenschaften wird jeder
Fachmann erkennen können, wenn er die Messhistorie entsprechend der Betriebsparame
ter bei Auftreffen auf ein Hindernis aufzeichnet und gegenüber den bei hindernisfreier
Fahrt erhältlichen Messwerthistorien vergleicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird zunächst eine hindernisfreie Lernfahrt durchge
führt, die dabei erhältliche Historie analysiert und als Maß für die nachfolgenden Fahrten
verwendet, wobei jede Abweichung von diesem Maß als Abschaltkriterium gilt. Es werden
also bei allen Fahrten, also z. B. zum Messpunkt A die n + 1 vorliegenden Messwerte als
Vorgeschichte analysiert. Das Ergebnis wird dann mit bereits analysierten und als in Ord
nung befundenen Messwerten oder Werten einer hindernisfreien Fahrt verglichen. Ergibt
dieser Vergleich ebenfalls "in Ordnung", so wird die Fahrt, ggf. je nach Ergebnis mit einer
weiteren Referenzmesswertreihe fortgesetzt. Andernfalls kann z. B. eine Abschalt- oder
Reversieraktion initiiert werden.
Bei Fortsetzung der Fahrt, d. h. wenn die Analyse der n + 1-Messwerte zum Messpunkt A
einen Normalbetrieb ergeben hat, findet der gleiche Vorgang wieder an dem Messpunkt B
statt, dann wieder an dem Messpunkt C und so weiter und so fort. In einer Ausführungs
form werden dabei die in jedem vorherigen Messpunkt festgestellten und als in Ordnung
befundenen Messwertreihen zur Aktualisierung der Referenzmesswerthistorie bzw. der
Referenzmesswerthistorien verwendet und/oder für folgende Vergleiche gespeichert.
Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum genauen Feststellen einer Endla
ge - Offen- oder Schließstellung - des Abschlusses, die im folgenden als "Referenzpunkt-
Identifikation" bezeichnet wird.
Dieses Verfahren ist besonders geeignet für einen Garagentorantrieb, der für verschie
denste Arten von Garagentoren ohne Vorsehen von Sensoren am eigentlichen Garagentor
geeignet sein soll. Wie grundsätzlich gut bekannt, umfasst ein solcher Garagentorantrieb
für Über-Kopf-Tore einen innerhalb einer Führungsschiene beweglichen Mitnehmer, der
mittels eines Zugmittelgetriebe innerhalb der Führungsschiene hin- und herbeweglich ist
und an ein Torblatt des Über-Kopf-Tores ankoppelbar ist. Für ein besonders einfaches
Anpassen an verschiedene Größen, Bauarten und so weiter von Garagentoren wird die
Strecke, innerhalb der der Mitnehmer zum Bewegen des Garagentores zwischen der Of
fen- und der Schließstellung verfahren soll, nicht über mechanische Endschalter festge
legt, sondern über ein Zusammenspiel zwischen mechanischen innerhalb der Führungs
schiene wahlweise festlegbaren Endlagenbegrenzern, Abtasten der Motorstromaufnahme
eines Elektromotors des Garagentorantriebes und einem vorzugsweise innerhalb des Mo
tors befindlichen Inkrementalgeber. Dieses Zusammenspiel wird verwendet, um den not
wendigen Schienen-Bewegungshub zum Öffnen und Schließen des jeweiligen Tores zu
ermitteln und den Torlauf zu überwachen. Mittels des Inkrementalgebers kann der zurück
zulegende Weg und die jeweils aktuelle Position sowie die Geschwindigkeit erfasst wer
den.
Als erste Fahrt nach zuvor erfolgter Stromunterbrechung des Garagentorantriebes wird
eine Referenzfahrt oder Lernfahrt in Öffnungsbewegungsrichtung durchgeführt, im folgen
den "Referenzfahrt Auf" genannt. Bei dieser "Referenzfahrt Auf" wird der Garagentoran
trieb solange in Öffnungsbewegungsrichtung gefahren, bis das Garagentor oder vorzugs
weise der Mitnehmer an den die Offenstellung definierenden Endlagenbegrenzer fährt.
Das Erreichen dieses Endlagenbegrenzers wird aufgrund der Überwachung des Motor
stromes und/oder der Geschwindigkeit des Antriebsmotors erfasst, wenn der Motorstrom
aufgrund der erhöhten Stromaufnahme wegen des durch die Begrenzung des Endlagen
begrenzers verursachten hohen Kraftbedarfs einen Strom zieht, der über einem zuvor vor
gegebenen oder eingelernten Grenzwert liegt. Da ein Absinken der Geschwindigkeit einen
erhöhten Kraftbedarf des nicht nachgeregelten Torantriebes anzeigt, ist die Endlage auch
über ein Absinken der Geschwindigkeit unter einen bestimmten Grenzwert Vmin detektier
bar. Bei Detektion dieser Endlage wird der Motor abgeschaltet. Bei derartigem Feststellen
der Offenstellung - im folgenden "Endlage Auf" - wird ein interner Zähler, d. h. ein Zähler
in der Steuerung des Torantriebes, der aus dem Inkrementalgeber gespeist wird und im
folgenden für das Abmessen des zurückgelegten Weges verantwortlich ist, auf Null ge
setzt.
Nun gehen aber in die Zählung der Inkrementalgeber-Impulse, der ja dem Motor zugeord
net ist, auch die mechanischen Eigenschaften des Übertragungsweges ein. Vorzugsweise
wird der Mitnehmer über ein Zugmittelgetriebe angetrieben, welches wegen Gründen der
Wartungsfreiheit und eines besonders ruhigen Laufs einen Zahngurt beinhaltet. Aufgrund
von Dehnungen dieses Zahngurtes oder von sonstigen Zugmitteln und aufgrund überall im
Antriebsstrang vorhandener Fertigungstoleranzen und Spielen stimmt im allgemeinen der
interne auf diese Weise erhaltene Zählerstand nicht mit dem tatsächlichen Erreichen der
"Endlage Auf" durch den Mitnehmer oder das daran angekoppelte Garagentür überein. Zur
Korrektur der Erfassung des Referenzpunktes "Endlage Auf" ist das weiter unten be
schriebene Verfahren geeignet.
Nach Durchführung der "Referenzfahrt Auf" und Null-Setzen des internen Zählers wird,
wenn dann in der Steuerung der für die Schließfahrt notwendige Weg noch nicht bekannt
ist, eine Lern- oder Referenzfahrt in Schließrichtung - im folgenden "Lernfahrt Zu" -
durchgeführt. Dabei wird solange in Schließbewegungsrichtung gefahren, bis durch Über-
bzw. Unterschreiten von vorgegebenen Grenzwerten für Strom oder Geschwindigkeit ein
Anschlag an die Schließstellung definierenden mechanischen Endlagenbegrenzer erfasst
wird. Der Stand des internen Zählers wird bei dem als Motorabschaltkriterium verwendeten
Über- bzw. Unterschreiten der Grenzwerte als "Endlage Zu" spannungsausfallsicher abge
speichert. Der Zählerstand "Endlage Zu" dient im folgenden als Maß für die zurückzule
gende Wegstrecke.
Auch hier gehen aber wieder in die Zählung der Inkrementalgeber-Impulse die mechani
schen Eigenschaften des Übertragungsweges ein, d. h. aufgrund der Ungenauigkeiten im
Übertragungsweg wegen Dehnung eines Zugmittels, Fertigungstoleranzen, Fügestellen,
Spiel und so weiter, stimmt im allgemeinen der abgespeicherte Zählers "Endlage Zu" nicht
mit dem tatsächlichen Erreichen des den Referenzpunkt zu definierenden mechanischen
Endlagebegrenzers überein. Zur Korrektur des Referenzpunktes "Endlage Zu" ist das im
folgenden beschriebene Verfahren "Referenzpunkt-Identifikation" ebenfalls geeignet.
Nach Einlernen der Wegstrecke durch die "Lernfahrt-Zu" wird der interne Zähler als Positi
onssensor oder Positionsgeber für alle Torfahrten benutzt, wobei es aus den oben er
wähnten Gründen eine prinzipielle Unsicherheit gibt, ob der interne Zähler auch die tat
sächliche Position des Tores wiederspiegelt. Zur Begrenzung der Aufaddition von Fehlern
wird deshalb bei jeder Torfahrt, mit der eine Endlage erreicht wird, bzw. erreicht werden
soll, bei dem tatsächlichen Erreichen, das durch Schwellwerterfassung - Über- und/oder
Unterschreiten von gelernten oder vorgegebenen Schwell- oder Grenzwerten - signalisiert
wird, der Zählerstand neu abgeglichen, indem bei Erfassen der "Endlage Auf" ein Nullwert
eingetragen bzw. bei Erfassen der "Endlage Zu" der abgespeicherte Wert in den internen
Zähler übertragen wird. Diese Vorgehensweise wird im folgenden als "Referenzieren" be
zeichnet.
Die genaue Kenntnis der tatsächlichen Torposition kurz vor Erreichen der "Endlage Zu" ist
aus folgenden Gründen auch unter Sicherheitsaspekten wichtig:
Bei der Fahrt in Schließbewegungsrichtung muss kurz vor Erreichen der "Endlage Zu" ent schieden werden, ob ein festgestellter erhöhter Kraftbedarf durch ein Hindernis vor der "Endlage Zu" oder zum Erreichen der "Endlage Zu" benötigt wird. Im Fall, dass ein Hinder nis vor der "Endlage Zu" vorhanden ist, muss der Torantrieb abgeschaltet oder reversiert werden, um das Hindernis freizugeben und Beschädigungen am Tor, oder dem Hindernis oder Verletzungen einer eingeklemmten Person zu vermeiden. Im Fall der Erreichen der "Endlage Zu" muss der Torantrieb weiter gefahren werden, um das Tor auch ordentlich zu schließen. Zum Unterscheiden wird üblicherweise kurz vor der gespeicherten "Endlage Zu" eine Reversiergrenze gesetzt. Wird nach Passieren dieser Reversiergrenze ein erhöhter Kraftbedarf festgestellt, so wird dies als Erreichen der "Endlage Zu" gewertet, erhöhte Kraftbedarfe davor werden als Erkennung eines Hindernisses gewertet. Diese Reversier grenze muss möglichst nahe an dem Zählerstand für die "Endlage Zu" liegen, um Sicher heit auch bei einem kleinen Hindernis - man denke nur an einen Fuß oder Arm einer Per son - zu gewährleisten. Andererseits soll aber auch nicht unnötig reversiert werden, wenn durch die oben erläuterte Unsicherheit der Schließen des Tores benötigte erhöhte Kraft bedarf als Hindernis interpretiert wird.
Bei der Fahrt in Schließbewegungsrichtung muss kurz vor Erreichen der "Endlage Zu" ent schieden werden, ob ein festgestellter erhöhter Kraftbedarf durch ein Hindernis vor der "Endlage Zu" oder zum Erreichen der "Endlage Zu" benötigt wird. Im Fall, dass ein Hinder nis vor der "Endlage Zu" vorhanden ist, muss der Torantrieb abgeschaltet oder reversiert werden, um das Hindernis freizugeben und Beschädigungen am Tor, oder dem Hindernis oder Verletzungen einer eingeklemmten Person zu vermeiden. Im Fall der Erreichen der "Endlage Zu" muss der Torantrieb weiter gefahren werden, um das Tor auch ordentlich zu schließen. Zum Unterscheiden wird üblicherweise kurz vor der gespeicherten "Endlage Zu" eine Reversiergrenze gesetzt. Wird nach Passieren dieser Reversiergrenze ein erhöhter Kraftbedarf festgestellt, so wird dies als Erreichen der "Endlage Zu" gewertet, erhöhte Kraftbedarfe davor werden als Erkennung eines Hindernisses gewertet. Diese Reversier grenze muss möglichst nahe an dem Zählerstand für die "Endlage Zu" liegen, um Sicher heit auch bei einem kleinen Hindernis - man denke nur an einen Fuß oder Arm einer Per son - zu gewährleisten. Andererseits soll aber auch nicht unnötig reversiert werden, wenn durch die oben erläuterte Unsicherheit der Schließen des Tores benötigte erhöhte Kraft bedarf als Hindernis interpretiert wird.
Mit Hilfe des im folgenden beschriebenen Verfahrens zur Referenzpunkt-Identifikation
können bei ungestört ablaufenden Torfahrten die tatsächlichen Endlagen besser bestimmt
und damit ggf. Zählerstände korrigiert werden, um darauf für folgende Fahrten die Be
triebssicherheit des Torantriebes zu erhöhen.
In Fig. 2 ist der Verlauf eines durch den Inkrementalgeber erhältlichen Geschwindigkeits
signals v(s) mit streckenmäßig äquidistanten Stützstellen über der durch den Inkremental
geber erhältlichen Wegstrecke skizziert. Die in stets gleichbleibendem Abstand X aufein
anderfolgenden Stützstellen könnten z. B. durch jeden Inkrementalgeber-Impuls, jeden
zweiten Inkrementalgeberimpuls, jeden dritten Inkrementalgeberimpuls u. s. w. definiert
werden. An jeder dieser Stützstellen wird die Geschwindigkeit v(s) erfasst, wobei die zu
letzt abgetasteten oder erfassten n-Messwerte von v(s) in einem wie ein Schieberegister
wirkender Speicher aufgezeichnet sind. Dadurch zieht der aktuelle Messwert stets einen
"Schweif" oder eine "Spur" von n-Messwerten hinter sich her, ähnlich wie die Kondens
streifen eines Flugzeugs am Himmel, welche den Kurs des Flugzeugs für kurze Zeit nach
zeichnen und danach verschwinden.
In Fig. 2 ist das Erreichen des die Schließstellung des Tores angebenden mechanischen
Endlagenbegrenzers aufgezeichnet. Dabei unterschreitet die Motorgeschwindigkeit v(s) an
der Position E einen vorgegebenen Schwellwert Vmin, was als Abschaltkriterium für den
Elektromotor dient.
Daraufhin wird die für den Messpunkt E aufgezeichnete Messwerthistorie, d. h. die durch
die zuvor gemessenen n-Messwerte vorgegebene Signalform analysiert. Im dargestellten
Beispiel ist n = 5, so dass im Messpunkt E 5 + 1 = 6 Messwerte zur Analyse vorhanden sind.
Eine Analyse gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand von Fig. 3 er
läutert, die das dieser sechs zur Auswertung am Messpunkt E vorhandene Stützstellen
und Messwerte sowie die dadurch nachgebildeten Signalform im Detail zeigt. Die Analyse
ergibt als charakteristische Eigenschaft, dass die Geschwindigkeit vor dem Punkt E in al
len zuvor vermessenen Stützstellen oder Messpunkten A, B, C, D abnahm und die Gefälle
der Signalkurve, wiedergegeben durch a, b, c, d, e (Abbremsungen) stets größer wurden.
Als charakteristische Eigenschaft der Messwerthistorie in Punkt E kann man also eine ste
tige Abnahme aller Messwerte und ein Anstieg des Gefälles feststellen. Diese charakteristische
Eigenschaft wird bei der Analyse der Messwerthistorien an den Messpunkten D, C,
B und A nicht erzielt, wenn dann eine Abschaltung erfolgt wäre.
Aufgrund einfacher Überlegung kann man davon ausgehen, dass dann, wenn der Mess
punkt E bei der "Lernfahrt Zu" in der Nähe der "Endlage Zu" angeordnet ist, die stetige
Geschwindigkeitsabnahme und die stets steigende Abbremsung durch das mechanisch
weiche Verhalten des Antriebsstranges hervorgerufen worden ist und dass das tatsächli
che Erreichen der "Endlage Zu" bereits bei dem Messpunkt A stattgefunden hat.
Aufgrund dieser Erkenntnis wird also die tatsächliche Position der Endlage bei Messpunkt
A erkannt und der Wert des internen Zählers entsprechend korrigiert.
In ganz analoger Weise kann eine Korrektur der Endlage auf bei der "Referenzfahrt Auf"
erzielt werden.
Claims (13)
1. Verfahren zum Erkennen von Normalfahrten, Auffahren auf Hindernisse, Auffahren
auf Endanschläge oder dergleichen Betriebszuständen bei einem zwischen einer Offen-
und einer Schließstellung mittels einer Antriebsvorrichtung hin- und her beweglichen Ab
schluss für ein Gebäude oder eine Einfriedung, mit den Schritten:
- a) Messen eines den Kraftbedarf der Antriebsvorrichtung anzeigenden oder sonstwie Rückschlüsse auf Betriebszustände des Abschlusses erlaubenden Betriebsparameters (Y(s, t) v(s)) der Antriebsvorrichtung an bestimmten Messpunkten (A, B, C, D, E) der Bewegungsbahn oder Betriebszeit des Abschlusses und
- b) Aufzeichnen einer bestimmten Anzahl n der jeweils zuletzt vor jedem Messpunkt (A, B, C, D, E) gemessenen Werte des Betriebsparameters (Y(s, t) v(s)) als Messwerthistorie zu dem jeweils aktuell gemessenen Messwert, um zu jedem Messpunkt - Messort oder Messzeit - eine Messwertfolge von n + 1 Werten aus dem aktuell gemessenen Mess wert und dessen durch die aufgezeichnete Reihe der n zuvor gemessenen Messwerte gebildeten Messwerthistorie zu bilden, und
- c) Analysieren der bei einem interessierenden Betriebszustand vorliegenden Messwert folge von n + 1 Werten zum Feststellen eines für den interessierenden Betriebszustand charakteristischen Verlaufs solcher aus n + 1 hintereinander gemessenen Messwerten bestehender Messwertfolgen des Betriebsparameters (Y(s, t) v(s)) und/oder einer durch eine Testfunktion anzeigbaren charakteristischen Eigenschaft eines solchen Ver laufes.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
Durchführen der Schritte a) und b) während einer Referenz- oder Messfahrt des Ab
schlusses und während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Antriebsvorrichtung,
wobei während der Mess- oder Referenzfahrt
Schritt c) und
Schritt c) und
- a) Abspeichern der für den interessierenden Betriebszustand charakteristischen Mess wertfolge und/oder eines mit dieser erhältlichen charakteristischen Funktionswertes der Testfunktion,
- a) direktes Vergleichen der zu jedem Messpunkt (A, B, C, D, E) während des Betriebs erhaltenen Messwertfolge mit der für den interessierenden Betriebszustand charakte ristischen Messwertfolge, und/oder
- b) indirektes Vergleichen der zu jedem Messpunkt (A, B, C, D, E) während des Betriebes erhaltenen Messwertfolge mit der als für den interessierenden Betriebszustand charak teristisch festgestellten Messwertfolge über Vergleichen des mit der während des Be triebs erhaltenen Messwertfolge erhältlichen Funktionswerts der Testfunktion mit dem abgespeicherten oder einem durch die abgespeicherte charakteristische Messwertfol ge erhaltenen charakteristischen Funktionswert der Testfunktion, und
- c) Erkennen des interessierenden Betriebszustand, wenn der direkte und/oder indirekte Vergleich Übereinstimmungen ergibt, durchgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Feststellen des interessierenden Betriebzustands durch die jeweiligen Mess
wertfolgen erzielte Signalformen oder Signalkonturen mit einer zu erwartenden, berechne
ten oder in Schritt d) als Referenz gespeicherten Signalform bzw. Signalkontur verglichen
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Erhalt der jeweiligen Signalform bzw. Signalkontur oder von zusätzlichen zu
vergleichenden Signalformen bzw. Signalkonturen Vorauswertungen, insbesondere durch
Integrieren und/oder Differenzieren der Messwerte vorgenommen werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4 zum Erkennen von Hindernissen
oder Endanschlägen
gekennzeichnet durch
- a) Auffahren-Lassen des Abschlusses während der Referenzfahrt auf ein in die Bewe gungsbahn gebrachtes Hindernis oder auf einen Endanschlag,
- b) gegebenenfalls Vorauswerten der durch die bei der Auffahrt mit der Messwerthistorie erhaltenen Messwertfolge von n + 1 Messwerten mit Differenzieren und/oder Integrieren der Messwertfolge,
- c) Speichern einer durch die bei der Auffahrt erhaltenen Messwertfolge - gegebenenfalls nach dem Vorauswerten - erzielten Signalform oder Signalkurvenkontur als Referenz für das Vorhandensein eines Hindernisses,
- d) Vergleichen einer im bestimmungsgemäßen Betrieb in einem beliebigen Messpunkt auf gleiche Weise erhaltenen Signalform oder Signalkurvenkontur mit der als Referenz ge speicherten, und
- e) Erkennen eines Hindernisses bzw. eines Endanschlages, wenn der Vergleich eine glei che oder mit gleichen charakteristischen Eigenschaften versehene Signalform oder Sig nalkurvenkontur ergibt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch Bestimmen der Messpunkte (A, B, C, D, E) als äquidistant
mit einem vorbestimmten Streckenabstand aufeinanderfolgende Messorte auf der Bewe
gungsstrecke des Abschlusses oder als äquidistant mit einem vorbestimmten Zeitabstand
aufeinanderfolgende Messzeiten.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass in Schritt a) als Betriebsparameter (Y(s, t) v(s)) der Motorstrom eines Elektromotors
der Antriebsvorrichtung, die Drehzahl des Elektromotors, die Geschwindigkeit (v(s)) der
Antriebsbewegung, die Beschleunigung der Antriebsbewegung, die Versorgungsspan
nung einer weichen Energieversorgung des Elektromotors und/oder die Temperatur des
Elektromotors gemessen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
- a) Vergleichen, im bestimmungsgemäßen Betrieb bei jedem neu aufgezeichneten Mess wert, des gemeinsam mit zuletzt gemessenen i Messwerten erhaltenen Betriebsparame terverlaufs, wobei i eine natürliche Zahl kleiner n ist, mit dem durch die ersten i + 1 Mess werte des für den interessierenden Betriebszustand zu erwartenden, errechneten oder gespeicherten charakteristischen Betriebsparameterverlauf und
- b) Feststellen des Betriebszustand bei übereinstimmenden Verlauf dieser i + 1 Messwerte, schon bevor eine vollständige durch n + 1 Messwerte gebildete charakteristische Mess wertfolge aufgenommen worden ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass Schritt v) bei jedem neu aufgezeichneten Messwert beginnend mit einem zum Un
terscheiden charakteristischer Verläufe vorgegebenen Mindestwert für die Anzahl i der
zum Vergleich herangezogenen zuvor gemessenen Messwerte unter Erhöhung dieser
Anzahl i, vorzugsweise um eins, wiederholt wird, bis der charakteristische Betriebszu
stand festgestellt worden ist oder diese Anzahl i die Zahl n der als Messwerthistorie auf
gezeichneten zuvor gemessenen Messwerte erreicht hat.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass jede zuvor durchgeführte Fahrt des Abschlusses, bei dem ein interessierender Be
triebszustand - wie z. B. ordnungsgemäße hindernisfreie Fahrt - aufgetreten ist, als eine
Referenzfahrt für darauffolgende Fahrten verwendet wird, wobei vorzugsweise die dabei
erhaltenen Referenzverläufe oder Referenzfunktionswerte mit zuvor gespeicherten ver
rechnet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
gekennzeichnet durch gleichzeitiges Heranziehen mehrerer Betriebsparameter
(Y(s, t) v(s)).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
zum Erkennen eines genauen Beginns einer Fahrt gegen einen Endanschlag, mit
Erkennen eines Endanschlages, wenn der Betriebsparameter einen zum Erkennen eines
Anschlags vorgegebenen Schwellwert (Vmin) über- oder unterschreitet,
Untersuchen der Messwerthistorie für den die Über- oder Unterschreitung des Schwell werts anzeigenden Messpunkt (E) und
Erkennen eines ersten Berührens des Endanschlages durch Feststellen desjenigen zuvor liegenden Messpunktes (A), in dem eine fortschreitende und immer schneller werdende Annäherung des Betriebsparameters an den Schwellwert begonnen hat.
Untersuchen der Messwerthistorie für den die Über- oder Unterschreitung des Schwell werts anzeigenden Messpunkt (E) und
Erkennen eines ersten Berührens des Endanschlages durch Feststellen desjenigen zuvor liegenden Messpunktes (A), in dem eine fortschreitende und immer schneller werdende Annäherung des Betriebsparameters an den Schwellwert begonnen hat.
13. Antriebsvorrichtung, geeignet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 9, insbesondere Torantrieb wie Garagentor- oder Industrietorantrieb, mit
einer Messeinrichtung zum Messen des Betriebsparameters (Y(s, t) v(s)) in den bestimm
ten, insbesondere zeitlich (t) oder streckenmäßig (s) äquidistanten (Abstand X), Mess
punkten (A, B, C, D, E),
einer Steuereinheit zum Steuern der Verfahrensschritte und
einem Schieberegister, in dem die jeweils zuvor gemessenen n Messwerte aufgezeichnet
werden.
Priority Applications (4)
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DE50001579T DE50001579D1 (de) | 1999-09-08 | 2000-08-11 | Verfahren zum erkennen von betriebszuständen eines mittels einer antriebsvorrichtung beweglichen abschlusses für ein gebäude oder eine einfriedung |
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