CN109960195A

CN109960195A - 用于维护运输设备的方法、软件程序及控制器

Info

Publication number: CN109960195A
Application number: CN201811573272.5A
Authority: CN
Inventors: M·米斯托南; J·拉克森赫默
Original assignee: Kone Corp
Current assignee: Kone Corp
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-07-02
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: EP3502029A1; US10769867B2; EP3502029B1; CN109960195B; US20190197796A1

Abstract

本发明涉及一种用于维护运输设备的方法，运输设备由电机驱动，其中增量编码器感测所述电机的移动部件的运动或由所述电机移动的部件的运动，其中电机模型被用在所述电机的控制中。其中所述方法包括：获取每转脉冲配置值PPRconf，每转脉冲配置值PPRconf表示增量编码器在正常操作中电机每转一圈所应当提供的脉冲数目；基于电机控制的电机模型信息，导出每转脉冲估计值PPRest，每转脉冲估计值PPRest表示电机每转一圈的脉冲数目；基于以下关系确定每转脉冲误差值PPRerr，每转脉冲误差值PPRerr表示每转脉冲估计值PPRest与每转脉冲配置值PPRconf的偏差：PPRerr＝PPRest‑PPRconf或PPRconf‑PPRest或PPRest/PPRconf或PPRconf/PPRest；以及利用每转脉冲误差值PPRerr来建立维护信息，维护信息指示维护应当在运输设备上被完成。其他方面是实现该方法的软件程序，以及用于控制运输设备的控制器。

Description

用于维护运输设备的方法、软件程序及控制器

技术领域

本发明涉及一种用于维护运输设备的方法、软件程序和控制器。

背景技术

存在许多种使用电动机来驱动的运输设备，例如，电梯、自动扶梯、高速赛道、缆车、铁路等。本发明的背景技术将针对电梯来描述，但也可以应用于其他运输设备。在电梯中，需要精确的电梯位置来满足电梯的功能和性能要求。通常，存在增量编码器，增量编码器通过移动电梯轿厢的电机的轮直接附接到轴或表面。转子角速度和电梯位置基于接收的脉冲和关于编码器特性的信息从编码器脉冲计算得出。一个这样的编码器特性是称为脉冲每转(PPR)的参数，脉冲每转(PPR)定义在转子旋转一周期间多少编码器脉冲被接收。存在许多与此测量相关的故障模式，包括但不限于：

-电气干扰会使脉冲波形恶化并导致丢失/附加脉冲，

-错误配置(例如，如8000PPR而不是正确的8192PPR的错误脉冲数目)；

-由于太小的摩擦力或者磨损/损坏的车轮材料，在转子表面处的轮打滑；

这些故障可以导致错误的速度测量和电梯位置，从而导致电梯系统中的问题。当故障影响很严重时，一些控制系统已经可以检测它们并创建错误代码。然而，在影响不那么严重的早期阶段很难识别可能的故障。

当利用闭环控制来控制永磁同步电动机(PMSM)时，必须获得适当的转子定向。众所周知，控制可以提供关于电机的供电频率的良好估计，以及由此得出的定向。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种方法、软件和控制器，能够提供用于预测潜在的故障的预测参数，潜在的故障由错误的增量编码器输出引起。该目的通过独立权利要求的特征来解决。进一步的发展和有利的实施例由从属权利要求涵盖。

发明人从提供预测参数可能是有利的开始着手，预测参数给出关于正在发生问题的早期指示，正在发生的问题由错误的增量编码器输出引起。发明人还认识到，独立的速度和位置估计可以从如上所述的估算的电机的供电频率和闭环电机控制的定向被导出，并且该信息可以被转换成编码器脉冲估计。PPR测量中的预测参数因此可以是估计的编码器脉冲数目与其标称/配置的值的偏差。这样，可以提供预测正在发生的故障所需的信号。

因此，本发明的一个方面是一种用于维护运输设备的方法，运输设备由电机驱动，其中增量编码器感测所述电机的移动部件的运动或由所述电机移动的部件的运动，其中电机模型被用于所述电机的控制中，其中所述方法包括：

获取每转脉冲配置值PPRconf，每转脉冲配置值PPRconf表示增量编码器在正常操作中电机每转一圈所应当提供的脉冲数目；

基于电机控制的电机模型信息，导出每转脉冲估计值PPRest，每转脉冲估计值PPRest表示电机每转一圈的脉冲数目；

基于以下关系确定每转脉冲误差值PPRerr，每转脉冲误差值PPRerr表示每转脉冲估计值PPRest与每转脉冲配置值PPRconf的偏差：

PPRerr＝PPRest–PPRconf或PPRconf–PPRest

或PPRest/PPRconf或PPRconf/PPRest；

以及

利用每转脉冲误差值PPRerr来建立维护信息，维护信息指示维护应当在运输设备上完成。

作为设计的驱动参数的每转脉冲配置值PPRconf定义了当编码器被安装到运输设备(例如电梯)并正确地操作时，当转子/牵引滑轮旋转一周时，编码器应当给出多少脉冲。该驱动参数也可以称为“EncoderPPR”。因此，PPRconf定义了如果编码器模型是正确的且运行正确时，每转脉冲数目应当是什么。在这一点上，应该注意的是，编码器可以被安装到电机轴上，或者编码器可以用较小的编码器轮耦合到牵引滑轮表面，使得牵引滑轮没旋转一周接收更多的编码器脉冲。基于上述内容，在上述方法中，每转脉冲配置值PPRconf可以基于以下关系被获取：

PPRconf＝r×PPRenc,

其中PPRenc是增量编码器的测量轮轴每旋转一圈的脉冲数目，r是增量编码器的测量轮轴和电机的驱动轴之间的标称传动比(齿轮比？)。

为了获得每转脉冲估计值PPRest，电机控制的电机模型信息被利用。用于从电机模型信息估计每转脉冲数目的方式例如在WO2009/144362A1中的公式(3)和公式(4)、图3和图4以及相应的描述中被示出，WO2009/144362A1的公开内容关于这一点通过引用的方式附入本文。然而，本发明不限于WO2009/144362A1中描述的方式。每转脉冲估计值PPRest与编码器测量信号结合使用。这样，牵引滑轮每转一圈的实际的(估计的)脉冲计数可以被知晓。要知道何时牵引滑轮行进完一整周，可以根据如上所述的WO2009/144362A1，通过非排他性的示例，基于仿真模型来估计。然后，每转脉冲误差值PPRerr是每一周的实际估计的脉冲计数与根据驱动参数“EncoderPPR”应该是什么之间的偏差。基于上述内容，在上述方法中，导出每转脉冲估计值PPRest可以包括步骤：

测量所述电机的定子绕组的定子电流；

基于所述电机模型估计所述电机的定子绕组的定子电压；

基于所述测量的定子电流和确定的定子电压来估计所述电机的转子的磁极的磁极位置；

计数增量编码器的输出脉冲，以获得编码器脉冲计数；

基于所述估计的磁极位置和计数的编码器脉冲，确定所述电机的转子的位置误差；

借助于所述确定的位置误差校正所述计数的编码器脉冲，以获得校正的编码器脉冲计数；

以及，将所述校正的编码器脉冲计数与每转脉冲配置值PPRconf进行比较。

在上述方法中，计算和导出和确定的步骤可以在完成运输设备的行进事件之后被执行。

在上述方法中，建立维护信息可以包括：

在定期或基于样本或随机的一定数量的测定之后，收集每旋转脉冲误差值PPRerr，优选在每次PPRerr被确定时在基于定期或基于样本或基于随机的一定数量的确定之后，优选地每次确定时，收集每转脉冲误差值PPRerr；

基于收集的误差值在预定时间间隔内计算误差统计，其中预定时间间隔优选为一天；

基于多个所述预定时间间隔内的计算的误差统计来评估趋势信息；以及

如果评估的趋势信息满足预定的维护标准，则建立所述维护信息。

电机可以是同步电机，并且可以连接到变频器，变频器包括基于电动机模型驱动的负载桥。电动机控制可以包括矢量控制。定子电压可以基于负载桥的固态开关的切换基准来估计。

在上述方法中，预定的维护标准可以被选择，使得维护信息在故障或问题出现之前被建立。

在上述方法中，预定的维护标准可以基于某种故障或问题来选择，并且基于预定的维护标准建立的维护信息指示某种故障或问题。

在上述方法中，评估和建立步骤可以在远程监测单元或数据分析平台处被执行，远程监测单元或数据分析平台优选地位于云计算系统中。

在上述方法中，收集和计算步骤可以在运输设备的本地控制单元处被执行。

在上述方法中，取决于维护信息所指示的故障或问题的类型，建立的维护信息可以被传送至远程维护中心或移动服务单元或电梯系统的本地控制单元，或者建立的维护信息可以被使得可由远程维护中心或移动服务单元或电梯系统的本地控制单元访问。即，所述维护信息可以是对本地控制单元的控制信号，或者是对远程维护中心或直接对维修人员的服务需求报告(消息)。

在上述方法中，电机可以是永磁同步电动机。电动机可具有多个相，优选三相或三相的倍数。此外，电机可以由变频器控制。电机控制可以为所述电机的定子电压和/或定子电流提供双分量参考值，用于驱动变频器的负载桥。

在上述方法中，运输设备可选自电梯、自动扶梯、自动人行道、缆车、铁路机车、轨道车、过山车、输送机、起重机、定位单元以及多个相同的单个单元的组合的系统。

本发明的另一方面是一种在计算机上执行时实现上述方法的软件程序。在上述软件程序中，计算机可以是分布式计算系统，分布式计算系统的部分位于云计算系统中。软件程序可以体现为计算机程序产品或承载代表软件程序的数据的数据载体。

本发明的另一方面是一种用于控制运输设备的控制器，运输设备由电机驱动，其中所述控制器包括：

用于接收增量编码器输出的装置，该增量编码器感测由所述电机的移动部分的移动或由所述电机移动的部件的运动；

用于计算用于所述电机的控制的电机模型的装置；

用于获取每转脉冲配置值PPRconf的装置，每转脉冲配置值PPRconf表示增量编码器在正常操作中电机每转一圈所应当提供的脉冲数目；

用于基于电机控制的电机模型信息导出每转脉冲估计值PPRest的装置，每转脉冲估计值PPRest表示电机每转一圈的脉冲数目；

用于基于以下关系确定每转脉冲误差值PPRerr的装置，每转脉冲误差值PPRerr表示每转脉冲估计值PPRest与每转脉冲配置值PPRconf的偏差：

PPRerr＝PPRest–PPRconf或PPRconf–PPRest或

PPRest/PPRconf或PPRconf/PPRest；

以及，

利用每转脉冲误差值PPRerr建立维护信息的装置，维护信息指示维护应当在运输设备上完成。

通过以下对示例性实施例的描述或者结合附图，本发明的其他方面、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例的维护系统或方法的示意图。

图2是根据本发明另一个示例性实施例的维护系统或方法的示意图。

具体实施方式

现在，将更详细地描述本发明的示例性实施例。

图1是根据本发明示例性实施例的维护系统100或方法101的示意图。应当注意，图1中所示的元件可以被实现为维护系统100的物理实例，或维护方法101的步骤，或两者。

系统100或方法101用于维护电梯110。系统中可以只有一个电梯，但也可以有多个电梯110。为了将电梯110彼此区分，每个电梯110被指定为唯一的数字，本文例示为X1，X2，…，Xn。换句话说，系统中有n个电梯110，其中n为1，2或更多。

远程监测单元111用于通过后面将描述的诊断和预测算法监测每个电梯110，并且与服务单元112接触。即使仅示出一个服务单元112，多于一个服务单元112也可以被呈现。设备链路113用于远程监测单元111和一个或多个电梯110之间的通信，服务链路114用于远程监测单元111和一个或多个服务单元112之间的通信。

每个电梯110包括本地控制单元120、驱动控制板121和由驱动控制板121控制的电机驱动器122，用于移动电梯轿厢或驾驶室(未示出)。控制链路123用于本地控制单元120和驱动控制板121之间的通信，并且驱动链路124用于连接驱动控制板121和电动机驱动器122。在驱动控制板121的控制下，电动机驱动器122可以例如是变频器，变频器将三相电源电压/电流转换成电梯110的提升电机的三相电机电压/电流。即使只有一个驱动控制板121和一个电机驱动器122被示出，电梯可以具有多于一个的轿厢，并且一个轿厢可以具有一个或多个提升电机。因此，每个轿厢可以被分配一个或多个电动机驱动器122，并且每个电动机驱动器122被分配给一个驱动控制板121。然而，一个驱动控制板121也可以负责一个或多个电梯轿厢的一个或多个电动机驱动器122。

在该示例性实施例中，服务链路114基于移动通信协议，设备链路113基于SAG，其中任何其他无线或有线通信协议是可能的，控制链路123基于LON或设备协议，以及驱动链路124基于KDSC，其中任何串行通信协议都是可能的。因此，应当注意，可以根据需要使用任何其他有用的协议。

驱动控制板121包括驱动控制130，驱动控制130用于执行本领域公知的MCU和DSP算法、用于驱动电机驱动器122的开关、KPI生成器132、CF生成器133、、KPI样本限制器134、和控制链路123的上行链路接口135。

存在许多信号，该信号在位于驱动控制130中的运动控制和扭矩控制算法中计算得出。因此驱动控制器130在控制卷扬机的运动时确实收集并处理许多控制值，并且这些信号可用于评估许多系统部件的状态。这些值中的许多是实时计算或者在每次行程之后计算的，因此如果值为了分析和维护的目的而应该被传送到远程服务器，则会生成大量数据。一种诊断框架被开发出来，以减少发送到服务器的数据，并且该框架也应该扩展到驱动器软件。本说明书描述了在标有圆圈I、II、III的框中生成的数据，用于基于状态的维护(CBM)目的。

在驱动控制130中计算、检测或生成的信号作为多个原始数据140被传递给KPI生成器132和CF生成器133。KPI生成器132具有从原始数据140生成所谓的“关键性能指标”(KPI)141的算法，并且CF生成器133具有从原始数据140生成所谓的“状态文件”(CF)143的算法。KPI 141可以具有以下结构：

<KPI样本141>

1)时间戳

2)样本

状态文件143可以具有以下结构：

<状态文件(CF)143>

标题(时间戳，来源)

数据1，数据2

2.123， 134.345

2.278， 127.780

…

应当注意，上述状态文件143中的数值在本发明的上下文中没有特定含义，并且纯粹是示例性的。状态文件143通常可以被称为状态信息，并且KPI样本141/142通常可以被称为性能信息。在此，KPI和CF都可以用作状态和性能信号。

状态文件143直接传递到上行链路接口135，以与本地控制单元120进行通信，例如电梯控制单元。KPI 141被传递到KPI样本限制器134以生成单独驱动控制板121的受限的或被选择的KPI样本集合(KPI@I_id)142。然后，将所选择的KPI样本142传递到上行链路接口135，以与本地控制单元120进行通信。

本地控制单元120具有控制链路123的下行链路接口150、设备链路113的上行链路接口151、KPI数据库152、CF缓冲器153、KPI样本缓冲器154、KPI每日统计计算器155、KPI每日统计缓冲器156和CF生成器157。本地控制单元120也可以产生KPI(“KPI生成算法”)。

下行链路接口150用于经由控制链路123与驱动控制板121交换数据。上行链路接口151用于经由设备链路113与远程监测单元111交换数据。

KPI数据库152用于存储各个KPI样本141或KPI样本142。KPI数据库152可以包括数据结构，该数据结构包括与KPI样本和/或统计有关的结构化数据、设置在本地控制单元120处用于存储这样的数据结构的存储区域、和/或执行用于管理这种数据结构的数据库管理方法的进程。

CF缓冲器153用于在状态文件堆栈164中缓冲从驱动控制板121传递的状态文件143和在本地控制单元120自身处生成的其他状态文件143，并将其传递到上行链路接口151。

KPI样本缓冲器154用于缓冲在KPI样本堆栈163中从驱动控制板121传递的所选的KPI样本142，并将其传递到上行链路接口151。

KPI每日统计计算器155用于从来自驱动控制板121传递的KPI样本142计算每日统计文件160，并将其传递给KPI每日统计缓冲器156。KPI每日统计文件160可具有以下结构：

<KPI每日统计文件>

1)时间戳

2)最小

3)最大

4)平均

5)标准偏差

6)样本量

KPI每日统计缓冲器156用于缓冲在KPI每日统计计算器155中计算的KPI每日统计文件160，在KPI每日统计堆栈161中并将其传递到上行链路接口151。KPI每日统计文件160通常可以是称为统计信息。应当注意，CF每日统计文件(未示出)也可以有助于统计信息。

CF生成器157用于从本地控制单元120中处理的原始数据140生成进一步的状态文件143。生成的状态文件143也被传递到CF缓冲器153以进行如上所述的处理。

远程监测单元111具有设备链路113的下行链路接口170，诊断和预测器172，以及服务链路114的接口(未示出)。诊断和预测器172接收所选择的KPI样本142、状态文件143和来自下行链路接口170的KPI每日统计文件160，以被提供在设备图像180处，设备图像180被提供给通过相应的唯一编号X1，X2，...，Xn识别的每个单独的电梯110。所选择的KPI样本142被集中在KPI每日统计堆栈161处和/或KPI样本堆栈163处。可以在不堆叠的情况下获取最新的KPI样本142。每个设备图像180包括事件和统计历史181、KPI历史182、KPI统计历史183和原始数据历史184。可以看出原始数据140也可以经由链路123、113传递到远程监测单元111，即使未在附图中示出。诊断和预测部172具有诊断和预测算法，诊断和预测算法将诊断和预测过程应用于每个设备图像180的数据，用于如果诊断和预测过程得出在相应的电梯110处需要服务的结论，则生成与电梯110有关的服务需求报告173。服务需求报告173然后经由服务链路114传递给移动服务单元112。此外，可以在电梯站点(维护模块)安排服务访问，并且可以至少部分地基于诊断和预测过程来选择在服务访问期间要执行的工作任务。

服务单元112可以包括由维修人员191操作的服务车190，并且包括通信设备192，诸如手机、车载电话、智能手机、平板电脑等。在远程监测单元111和服务单元的通信设备192之间建立服务链路114。如果在通信设备192处接收到服务需求报告173，则给出警报，以便维修人员191将注意到、读取服务需求报告173，并且在服务需求报告173指示的电梯110处执行服务需求。

应当注意，与电梯110的提升电机(未示出)的电机驱动122的驱动控制相关的任何测量/确定的参数可以是原始数据140，并且可以从中导出各种参数作为关键性能指标(KPI)样本141/142或状态文件143。因此，可以如上所述进一步处理任何KPI样本141/142和任何状态文件143。换句话说，可以生成每日统计160，可以收集历史数据181-184以提供系统中每个电梯110的图像，并且可以应用诊断和预测算法，以在预计可能很快就会出现问题时生成服务需求报告173。

应当注意，这些估计不需要额外的硬件，但是可以使用现有硬件确定(估计)状态文件143和/或KPI样本141/142。使用现有软件，可以导出多个驱动信号，多个驱动信号可以用作原始数据140。一个或多个确定的值可以被递送到数据中心(远程监测单元111)并且用在基于状况的(也称为预测的)维护(CBM)中来优化更换和维护间隔，以便完整的寿命可以被使用，并且不会发生功能故障。

图2是根据本发明另一示例性实施例的维护系统或方法的示意图。然而，应当注意，该示例性实施例的维护系统或方法是前一示例性实施例的维护系统100或维护方法101的变型。在下文中，仅完整地描述了相对于前一示例性实施例的该示例性实施例的差异或特殊选择，而其他特征可以从前一示例性实施例的以上描述中获得。特别地，在先前示例性实施例的上下文中示出和描述的任何特征都适用于该示例性实施例，并且在该示例性实施例的上下文中示出和描述的特征可以包括在先前的示例性实施例中。如上所述，图2中所示的元件可以实现为维护系统的物理实例和/或维护方法的步骤。在图2中，为了便于图示，省略了任何链接和接口。

电梯110具有本地控制单元120、电机驱动单元200、提升单元201和轿厢单元202。电机驱动单元200包括驱动控制板121(图2中仅示出了驱动控制130)和图1所示的前一示例性实施例的电机驱动器122。提升单元201包括电动机210、驱动滑轮211、缆索212和增量编码器213。轿厢单元202包括轿厢220，轿厢220又包括轿厢门控制板221、门222、用户界面板223，以及轿厢周边和监测器224，并且轿厢220可在井道内沿竖直方向移动以呈现垂直位置z。

在提升单元201中，电机210的主轴与驱动滑轮或滑轮211连接，驱动滑轮或滑轮211因此与电机210一起旋转。缆索212缠绕在驱动滑轮211上并连接到电梯轿厢220。用作传感器的增量编码器213的轮与驱动滑轮211的轮缘摩擦接合。增量编码器213具有每转脉冲设计值PPRenc，其是增量编码器213的测量轮轴每一次完整旋转2π产生的的脉冲数目。由于增量编码器的测量轮轴和电动机的驱动轴之间的标称传动比(齿轮比？)r是已知的，表示在正常操作中电机210每转一次圈应当由增量编码器提供的脉冲的脉冲数目的每转脉冲配置值PPRconf，根据设计/配置也是已知的，并且可以基于以下关系获取：

PPRconf＝r×PPRenc(1)

在电机驱动单元200中，控制单元130包括仿真模型230、解码器231和计算器233。仿真模型230适于提供电机模型，并将驱动信号Sd输出到电机驱动器122。电机驱动器122在驱动信号Sd的控制下执行切换等类似操作以提供电机210的相电压Uu，Uv，Uw。仿真模型230还计算并输出电机210的估计的极位置θ'。电机电流(定子电流)i和电机电压U也被测量并传递到仿真模型230。

估计的极位置θ'被传递到校正器232。增量编码器213输出的编码器信号Se被传递到解码器231，其中电机极位置θi和电机速度ωi基于编码器信号Se被计算。基于估计的极位置θ'以及测量的极位置θi和电机速度ωi，校正器232计算位置误差Δθ和速度误差Δω。

替代地或另外地，估计的极位置θ'和/或其他模型值，诸如可用的估计的和/或测量的定子电流i和/或电压U，从模型230传递到计算器233。此外，编码器脉冲计数n可以从解码器231传递到计算器233。计算器233适于基于电机控制130的电机模型信息和编码器脉冲计数计算表示电机210每转一圈的脉冲数目的每转脉冲估计值PPRest。然后，校正器232可以基于以下关系确定表示每转脉冲估计值PPRest与每转脉冲配置值PPRconf的偏差的每转脉冲误差值PPRerr：

PPRerr＝PPRest–PPRconf or PPRconf–PPRest.(2)

应当注意，上述PPRerr是绝对误差值。还可以定义相对误差PPRerr'，相对误差PPRerr'由以下定义：

PPRerr'＝PPRerr/PPRconf or PPRconf/PPRest.(3)

特别地，可以如下实现导出每转脉冲估计值PPRest。测量所述电机的定子绕组的定子电流，基于所述电机模型，作为电动机电压Uu，Uv，Uw的参考，测量或估计所述电机的定子绕组的定子电压。然后，基于所述测量的定子电流和确定的定子电压，估计所述电机的转子的磁极的磁极位置。为此，电机模型还包含关于定子电感和电阻的信息。电机可以是同步永磁电机。计数增量编码器的输出脉冲，以获得编码器脉冲计数，允许基于所述估计的磁极位置和计数的编码器脉冲确定所述电机的转子的位置误差，借助于所述确定的位置误差校正所述计数的编码器脉冲，以获得校正的编码器脉冲计数，并将所述校正的编码器脉冲计数与每转脉冲配置值PPRconf进行比较，以便最终获得PPRest。

在这种情况下，确定同步电机的转子的位置误差并且导出校正的移动信号(编码器信号)的方法，可以如同一申请人在WO2009/144362A1中公开的那样被有利地利用。关于这一点，根据该文献的图3公开的内容以引用的方式包括在内，编码器给出用计数器26计数的脉冲。该脉冲是包括误差的原始脉冲数据。要知道PPRest，必须知道当转子旋转一圈时计数器26的读数。例如。确切地知道何时读取计数器26。在这一点上，存在信号25，其基本上表示相同的编码器信号，但用位置误差8补偿。在图3中，编码器信号3以及信号25被缩放，但是为了便于理解，可以假设缩放因子是1，从而可以直接处理脉冲计数器26的值。这意味着在参数25中存在脉冲计数器值但具有校正的脉冲量。然后可以知道值PPRconf，这意味着当转子旋转一圈并且编码器信号中不存在错误时编码器输出多少脉冲(例如，计数器值26改变多少)。现在，如果将信号25与PPRconf值进行比较，则确切地知道转子何时旋转了一圈(例如，何时信号25改变了PPRconf的量)。此时，可以读取脉冲计数器26以获得PPRest，重置读数并再次开始。(应当注意，上段中的附图标记参照上述WO公开。)

换句话说，电梯电机的速度是用变频器(电机驱动器122)控制的。用编码器213测量旋转速度和电机极位置。同时，变频器DSP处理器(驱动控制130)使用测量的电机电流和电压运行电机极位置的内部仿真模型230(参见上述WO公开的等式1-4，特别是等式3)，并且速度和位置测量使用此仿真模型进行校正。

如在本申请的图2中所见，本地控制单元120包括彼此交互的诊断框架240和控制板241。可以假设诊断框架240包括如图1所示的152至157的所有元件。控制板241被设计成与轿厢控制板221交换信号，轿厢控制板221又被设计成与门222的门传感器和/或电机驱动器、用户界面面板223以及轿厢外围和检测器224交换信号。基于来自及轿厢220和电动机驱动单元的信号，控制板241控制轿厢门222、轿厢外围(例如照明设备223)，以及它为电机驱动控制130提供控制信号Sc，以便提供驱动信号Sd，来使电机210移动客舱220。

误差值Δθ，Δω和/或PPRerr可以被理解为表示在电机驱动单元200中生成的KPI样本(图1中的141)，限于提供所选择的KPI样本142并且传递到本地控制单元120的诊断框架240，诊断框架240又生成KPI每日统计数据160(为了便于图示，省略了状态文件132以及如图1所示的选择的KPI文件143)并将其传递给远程监测单元111。

在该示例性实施例中，远程监测单元111被包括在云计算架构中。远程监测单元111包括数据分析平台250和维护单元251。可以假设数据分析平台250和维护单元251包括如图1所示诊断和预测部172的至少一部分。KPI每日统计数据160被发送(例如基于每天)到，数据分析平台250又生成趋势信息260。趋势信息260可以被生成，使得可以检测到上升的趋势，并且可以在编码器213的故障发生之前触发维护动作，这将阻止电梯运行。为此，趋势信息260被发送到维护单元251以进行分析。如果维护单元251检测到需要维护动作，则它生成维护指令261并将其传递给本地控制单元120的控制板241，在这种情况下，维护可以通过对驱动控制或其他有用的控制信令执行，或者生成服务需求报告173并将其传递给如上所述的服务单元112。在目前的情况下，服务需求报告可以是例如以下：

“[电梯X1的服务需求报告：]

检查轿厢编码器附件，因为已经检测到与电机速度相比太大的速度差异。通过选择“获取报告”可获得<signals>的相关报告”。

以这种方式，每转脉冲误差值PPRerr被用于建立维护信息，维护信息指示维护应当在运输设备(电梯)110上完成。

即，编码器输出所需的校正量被评估并被发送到本地控制单元120的诊断框架240，其计算每日统计160(最小、最大、平均值、标准偏差)。计算的统计数据160每天被发送到云计算云计算系统111的数据分析平台250，以创建和分析每日统计数据160的时间序列(趋势)260，使得上升趋势可以被检测到并且可以在编码器213的故障发生之前触发维护动作，这将阻止电梯运行。

换句话说，该系统具有以下部分：数据源，诸如变频器(电机驱动器)122；本地控制单元120中的诊断框架240，其通常用于处理接收电梯呼叫、命令电梯驱动器来驱动电梯到某个楼层等；具有数据分析平台250和维护单元251的(远程)云计算系统111，其对来自数据分析平台250的分析结果作出反应。

本申请重点关注电机编码器213的状态监测，另一方面，类似的监测系统也可用于分析其他数据。

即使上面基于电梯描述了本发明，作为示例，本发明也适用于使用电机来移动运输系统的移动部件的任何运输系统。移动部件可以是电梯的客舱、过山车的车厢、移动的楼梯或走道、铁路的机车或其他。

应注意，监测间隔可以不是每天，即可以更短，诸如每天两次、每小时或更少，例如甚至在每次运行之后；或者可以更长，诸如每周两次、每周、每月、或更久。

关于本文之前讨论的单个或多个实施例已经公开的一个或多个技术特征，例如，图1中的服务车190，也可以呈现在另一个实施例中，例如，图2中所示的维护系统，除非它/它们被指定不存在或由于技术原因它/它们不可能存在之外。

附图标记列表

100 维护系统

101 维护方法

110 运输设备(例如电梯)

111 远程监测单元(云计算系统)

112 服务单元

113 设备链路

114 服务链路

120 本地控制单元

121 驱动控制板

122 电机驱动器(变频器)

123 控制链路

124 驱动链路

130 驱动控制(现有MCU和DSP算法)

132 KPI生成器

133 CF生成器

134 KPI样本限制器

135 上行链路接口

140 原始数据

141 关键性能指标(KPI)

142 KPI样本

143 状态文件(CF)

150 下行链路接口

151 上行链路接口

152 KPI数据库

153 CF缓冲器

154 KPI样本缓冲器

155 KPI每日统计计算器

156 KPI每日统计缓冲器

157 CF生成器

160 KPI每日统计文件

161 KPI每日统计堆栈

163 KPI样本堆栈

164 CF堆栈

170 下行链路接口

172 诊断和预测部

173 服务需求报告

180 设备图像

181 事件和统计历史

182 KPI历史

183 KPI统计历史

184 原始数据历史

190 服务车

191 维修人员

192 通讯设备

200 电机驱动单元

201 提升单元

202 轿厢单元

210 电机

211 驱动滑轮

212 缆索

213 增量编码器

220 轿厢

221 轿厢控制板

222 门(一个或多个门驱动、一个或多个门传感器)

223 用户界面面板

224 轿厢外围和监测器

230 仿真模型

231 解码器

232 校正器

233 计算器

240 诊断框架

241 控制板

250 数据分析平台

251 维护单元

260 趋势信息

261 维护说明

i 电机电流

n 编码器脉冲计数

z 轿厢位置

PPRconf 根据配置的电机的每转脉冲

PPRenc 设计的编码器轮的每转脉冲

PPRerr 每转脉冲误差绝对值

PPRerr' 每转脉冲误差相对值

PPRest 根据电机仿真估计的电机的每转脉冲估计值

Sc 控制信号

Sd 驱动信号

Se 编码器信号

U 电机电压

Uu，Uv，Uw 相电压

X1，X2，…，Xn 电梯(运输设备)

Δθ 转子位置误差值

Δω 转子角速度误差值

θi 测量的转子位置

θ' 根据电机仿真估计的转子位置

ωi 测量的转子角速度

以上列表是说明书的组成部分。

Claims

1.一种用于维护运输设备的方法，所述运输设备由电机驱动，其中增量编码器感测所述电机的移动部件的运动或由所述电机移动的部件的运动，其中电机模型被用在所述电机的控制中，其中所述方法包括：

获取每转脉冲配置值PPRconf，所述每转脉冲配置值PPRconf表示所述增量编码器在正常操作中所述电机每转一圈所应当提供的脉冲数目；

基于电机控制的电机模型信息，导出每转脉冲估计值PPRest，所述每转脉冲估计值PPRest表示所述电机每转一圈的脉冲数目；

基于以下关系确定每转脉冲误差值PPRerr，所述每转脉冲误差值PPRerr表示所述每转脉冲估计值PPRest与所述每转脉冲配置值PPRconf的偏差：

PPRerr＝PPRest-PPRconf或PPRconf-PPRest或

PPRest/PPRconf或PPRconf/PPRest；

以及

利用所述每转脉冲误差值PPRerr来建立维护信息，所述维护信息指示维护应当在所述运输设备上被完成。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述每转脉冲配置值PPRconf基于以下关系被获取：

PPRconf＝r×PPRenc，

其中PPRenc是所述增量编码器的测量轮轴每旋转一圈的脉冲数目，并且r是所述增量编码器的所述测量轮轴和所述电机的驱动轴之间的标称传动比。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述导出每转脉冲估计值PPRest包括以下步骤：

测量所述电机的定子绕组的定子电流；

估计或测量所述电机的定子绕组的定子电压；

基于所述测量的定子电流和确定的定子电压，利用所述电机模型估计所述电机的所述转子的磁极的磁极位置；

计数所述增量编码器的输出脉冲，以获得编码器脉冲计数；

基于估计的所述磁极位置和计数的编码器脉冲，确定所述电机的转子的位置误差；

借助于确定的所述位置误差来校正所述计数的编码器脉冲，以获得校正的编码器脉冲计数；以及

将所述校正的编码器脉冲计数与所述每转脉冲配置值PPRconf进行比较。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述计算、导出和确定步骤在完成所述运输设备的行进事件之后被执行。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述建立维护信息包括：

在基于定期或基于样本或基于随机的一定数目的确定之后，优选地每次确定时，收集每转脉冲误差值PPRerr；

基于所收集的误差值在预定时间间隔内计算误差统计，其中所述预定时间间隔优选为一天；

基于多个所述预定时间间隔内的所述计算误差统计来评估趋势信息；以及

如果所评估的趋势信息满足预定的维护标准，则建立所述维护信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述预定的维护标准被选定，使得所述维护信息在故障或问题出现之前被建立。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述预定的维护标准基于某种故障或问题被选定，并且基于所述预定的维护标准所建立的所述维护信息指示所述某种故障或问题。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中所述评估和建立步骤在远程监测单元或数据分析平台上被执行，所述远程监测单元或所述数据分析平台优选位于云计算系统中。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中所述收集和计算步骤在所述运输设备的本地控制单元处被执行。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中取决于由所述维护信息所指示的故障或问题的类型，所建立的维护信息被传送到远程维护中心或移动服务单元或所述电梯系统的本地控制单元，或者所建立的维护信息被使得可由远程维护中心或移动服务单元或所述电梯系统的本地控制单元访问。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电机是具有多个相的永磁同步电机，优选地为三相或三相的倍数，其中所述电机由变频器控制，其中所述电机模型为所述电机的定子电压和/或定子电流提供双分量参考值。(其中所述电机模型包含电机参数，至少包含定子的电感和电阻)

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述运输设备选自以下之一：电梯、自动扶梯、自动人行道、缆车、铁路机车、轨道车、过山车、输送机、起重机、定位单元及其多个单一单元的组合系统。

13.一种软件程序，当在计算机上被执行时，实现前述权利要求中任一项所述的方法。

14.如权利要求13所述的软件程序，其中所述计算机是分布式计算系统，所述分布式计算系统的部分位于云计算系统中。

15.一种用于控制运输设备的控制器，所述运输设备由电机驱动，其中所述控制器包括：

用于接收增量编码器的输出的装置，所述增量编码器感测所述电机的移动部件的运动或由所述电机移动的部件的运动；

用于计算用于所述电机的控制的电机模型的装置；

PPRerr＝PPRest-PPRconf或PPRconf-PPRest或

PPRest/PPRconf或PPRconf/PPRest；

以及