BR112020008518B1 - METHOD FOR MONITORING A CONTROL SYSTEM OF AN OPERATING MACHINE AND OPERATING MACHINE - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a uma máquina de operação e um método para monitoramento de um sistema de controle em uma máquina de operação (1a). De acordo com o método, parâmetros internos (32, 34, 36, 38) são obtidos na forma de sinais do sistema de controle, em que o sistema de controle gera valores efetivos em um ou mais parâmetros externos (42, 44) na forma de sinais baseados nos referidos parâmetros internos. Uma característica da invenção é que um fluxo digital de dados, compreendendo ambos referidos parâmetros internos e parâmetros externos, via um controle de barramento (5a, 5b), é endereçado a uma memória de armazenamento temporário RAM (3b,3c), que é incluída em um computador pessoal (3a) a bordo da máquina de operação, cuja memória de armazenamento temporário em modo FIFO escreve um arquivo de dados (id:1.1 ? id1:n) de um tamanho predeterminado, que é salvo em uma memória de suporte de dados não volátil (3d).The present invention relates to an operating machine and a method for monitoring a control system in an operating machine (1a). According to the method, internal parameters (32, 34, 36, 38) are obtained in the form of signals from the control system, wherein the control system generates effective values in one or more external parameters (42, 44) in the form of signals based on said internal parameters. A feature of the invention is that a digital data stream, comprising both said internal parameters and external parameters, via a control bus (5a, 5b), is addressed to a temporary storage memory RAM (3b, 3c), which is included in a personal computer (3a) on board the operating machine, which temporary storage memory in FIFO mode writes a data file (id:1.1 ? id1:n) of a predetermined size, which is saved in a non-volatile data carrier memory (3d).
Description
[001] A presente invenção refere-se a um método para monitoramento de um sistema de controle em uma máquina de operação de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. A invenção também se relaciona a uma máquina de operação, especificamente uma máquina florestal, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 14.[001] The present invention relates to a method for monitoring a control system in an operating machine according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an operating machine, specifically a forestry machine, according to the preamble of claim 14.
[002] Máquinas de operação, tais como máquinas florestais são produtos de alta tecnologia, que são equipadas com complexos sistemas de controle para capacitar gerenciamento e controle de um número de várias funções. Em seguida, o termo máquina de operação, em adição a máquinas florestais, também se refere a máquinas agrícolas, máquinas de construção, tais como carregadoras ou escavadoras.[002] Operating machines such as forestry machines are high-tech products, which are equipped with complex control systems to enable management and control of a number of various functions. Then, the term operating machine, in addition to forestry machines, also refers to agricultural machines, construction machines such as loaders or excavators.
[003] Nas várias unidades de máquina da máquina de operação, unidades de controle são usadas para verificação e controle de referidas unidades de máquina. No nível de controle da máquina, estas unidades de controle podem trocar informação em tempo real, e são conectadas entre si, via um ou mais sistemas de barramento. A função das unidades de controle é determinada por programas ou software armazenados em uma memória em uma unidade de controle (também controles de PLC), em que referida memória pode, mas não necessariamente necessitar de ser programável. Máquinas de operação modernas podem conter centenas de várias unidades de controle eletrônico, incluindo grandes unidades à base de CPU de microprocessador, por exemplo, assim denominadas ECUs (Unidade de Controle Eletrônico). Cada ECU é, por sua vez, conectada por cabo ou conectada sem cabo aos componentes na máquina de operação, tal como um ou mais sensores e/ou atuadores. Tal ECU em seguida recebe parâmetros internos, isto é, sinais ou dado de entrada de várias unidades de controle menores, tais como sensores, e envia dados posteriores de parâmetros externos, isto é, dados de saída, sinais de controle ou dados de controle para vários atuadores. Este tipo de dado é usualmente designado I/O. I/O é uma abreviação para Entrada/Saída, e descreve o fluxo de dados que ocorre através de várias interfaces em uma rede de controle de barramento.[003] In the various machine units of the operating machine, control units are used for checking and controlling said machine units. At the machine control level, these control units can exchange information in real time, and are connected to each other via one or more bus systems. The function of the control units is determined by programs or software stored in a memory in a control unit (also PLC controls), whereby said memory may, but does not necessarily need to, be programmable. Modern operating machines can contain hundreds of various electronic control units, including large microprocessor CPU-based units, for example, so-called ECUs (Electronic Control Unit). Each ECU is in turn connected by cable or wirelessly connected to components in the operating machine, such as one or more sensors and/or actuators. Such an ECU then receives internal parameters, i.e. signals or input data from several smaller control units, such as sensors, and sends further external parameter data, i.e. output data, control signals or control data to several actuators. This type of data is usually referred to as I/O. I/O is short for Input/Output, and describes the flow of data that occurs through various interfaces on a control bus network.
[004] Nas máquinas de operação e veículos similares, comunicação ocorre entre referidas unidades de controle, via vários tipos de redes de dados, no qual CAN bus (Controller Area Network), ou protocolos de comunicação de dados de alta velocidade são mais comuns. Por meio destas redes, unidades de controle de CPU, sensores e meios de execução (atuadores), podem se comunicar. Esta comunicação também torna possível atualizar software e realizar pesquisa de diagnóstico de erro.[004] In operating machines and similar vehicles, communication occurs between said control units via various types of data networks, in which CAN bus (Controller Area Network) or high-speed data communication protocols are most common. By means of these networks, CPU control units, sensors and actuators can communicate. This communication also makes it possible to update software and perform error diagnostic research.
[005] O estado de operação deste complexo sistema de controle pode necessitar de ser monitorado para análise, isto é, para diagnosticar e/ou prever erros nos sistemas de controle. Um número de várias técnicas e dispositivos foram desenvolvidos para diagnosticar sistemas de controle, principalmente com relação a motores e sistemas de controle de motor, incluindo sistemas periciais e vários modelos matemáticos, tais como redes neurais com algoritmos de autoaprendizagem.[005] The operating state of this complex control system may need to be monitored for analysis, i.e. to diagnose and/or predict errors in the control systems. A number of various techniques and devices have been developed to diagnose control systems, particularly with regard to engines and motor control systems, including expert systems and various mathematical models, such as neural networks with self-learning algorithms.
[006] Comum a referidas tecnologias de monitoramento é que elas requerem um certo volume de dados críticos para realizar a análise. Através de processamento de dados coletados, um sistema de monitoramento pode ser usado parcialmente para diagnosticar e, consequentemente, identificar uma fonte de erro inicial após o erro ter ocorrido e parcialmente como um sistema de prognóstico para identificação de uma fonte de erro inicial antes do erro ter ocorrido.[006] Common to these monitoring technologies is that they require a certain volume of critical data to perform the analysis. By processing collected data, a monitoring system can be used partly to diagnose and consequently identify an initial error source after the error has occurred and partly as a prognostic system for identifying an initial error source before the error has occurred.
[007] Máquinas florestais, bem como um número de outros tipos de máquinas de operação usualmente têm um computador ou um sistema a bordo à base de PC com programas ou aplicativos para várias propostas, especificamente para gerenciamento de produção de operação ou dados de processo para a máquina de operação. Em seguida, a produção de operação ou dados de processo se relacionam a dados que são usualmente separados dos dados de controle da máquina do sistema de controle na medida em que referidos dados de operação substancialmente se referem a funções de operação e eficiência da máquina de operação. Isto pode, por exemplo, se referir a dados de medição para o cálculo de otimização de produção da operação da máquina de operação, cálculo, bem como monitoramento e armazenagem de dados de produção.[007] Forestry machines as well as a number of other types of operating machines usually have a computer or a PC-based on-board system with programs or applications for various purposes, specifically for managing operating production or process data for the operating machine. Then, the operating production or process data relate to data that are usually separate from the machine control data of the control system insofar as said operating data substantially relate to operating functions and efficiency of the operating machine. This may, for example, relate to measurement data for the calculation of production optimization of the operation of the operating machine, calculation as well as monitoring and storage of production data.
[008] Embora eletrônicos modernos assegurem alta confiabilidade operacional, paralisação não planejada pode, não obstante, ocorrer, por exemplo, porque alguma função da máquina no sistema de controle cessa a operação completamente, ou que não mais opera no modo previsto. Pesquisa de erro em caso de paralisação não planejada pode ser ambos difícil e consome tempo.[008] Although modern electronics ensure high operational reliability, unplanned downtime can nevertheless occur, for example because some machine function in the control system ceases operation completely, or no longer operates in the intended mode. Troubleshooting in the event of unplanned downtime can be both difficult and time-consuming.
[009] Além disso, questões podem surgir sobre garantir compromissos e se a máquina de operação é usada corretamente, alternativamente se a máquina de operação é de qualquer modo manipulada pelos usuários. Em pesquisa de erro, pode também ser vantajoso ser capaz de controlar, em uma maneira simples, se uma troca prévia de um componente, por exemplo, uma válvula de controle hidráulico, realmente soluciona um problema prévio.[009] Furthermore, questions may arise about ensuring commitments and whether the operating machine is used correctly, alternatively whether the operating machine is manipulated at all by users. In error research, it may also be advantageous to be able to control, in a simple way, whether a previous exchange of a component, for example a hydraulic control valve, actually solves a previous problem.
[0010] Na prática, contudo, nenhum meio tem estado disponível para capacitar os técnicos a monitorar e realizar pesquisa de erro eficiente do sistema de controle de máquinas de operação. Sempre que frequentemente pesquisa de erro terá que ser realizada no campo longe do serviço autorizado mais próximo, e somente baseado em um relatório oral do condutor ou operador da máquina de operação. Em alguns casos, técnicas de diagnóstico a bordo, tal como OBD ou OBD-II, ou ferramentas de diagnóstico similares, oferecem informação de modo que o problema em questão pode rapidamente ser localizado. Como as unidades de controle constituintes no sistema de controle usualmente apenas produzem um ruído em caso de erros detectados, e o conteúdo da informação de erro em um sistema de controle total é limitado como para ambos extensão e conteúdo, como somente partes do sistema de controle total são monitorados, o material é, na prática, frequentemente insuficiente como base para o trabalho de diagnóstico, e pesquisa de erro é ainda menos útil como base para proposta de prognóstico.[0010] In practice, however, no means have been available to enable technicians to monitor and perform efficient troubleshooting of the control system of operating machines. Often troubleshooting will have to be carried out in the field away from the nearest authorized service facility, and only based on an oral report from the driver or operator of the operating machine. In some cases, on-board diagnostic techniques, such as OBD or OBD-II, or similar diagnostic tools, provide information so that the problem in question can quickly be localized. Since the constituent control units in the control system usually only produce a noise in case of detected errors, and the content of the error information in a total control system is limited both in extent and content, since only parts of the total control system are monitored, the material is in practice often insufficient as a basis for diagnostic work, and troubleshooting is even less useful as a basis for prognostic proposals.
[0011] Em outros exemplos, um número limitado de arquivos de dados e logs de sistema atendido isolado de alguns componentes principais críticos da máquina de operação podem servir como suporte proveitoso na diagnose e localização da fonte de erro. Se a pesquisa se relaciona a erros que somente ocorrem esporadicamente ou randomicamente, a chance de um técnico que localiza uma fonte de erro em um sistema de controle é menor, à medida que é usualmente muito difícil tentar ativamente provocar tais erros.[0011] In other examples, a limited number of isolated system logs and data files from some critical core components of the operating machine may serve as useful support in diagnosing and locating the source of an error. If the investigation relates to errors that only occur sporadically or randomly, the chance of a technician locating an error source in a control system is lower, as it is usually very difficult to actively attempt to cause such errors.
[0012] Para o cumprimento destes requisitos, vários tipos de sistemas foram até agora sugeridos, que podem monitorar certas funções específicas e processos de uma máquina de operação continuamente em tempo real por registro de dados a partir do sistema de controle do veículo de operação a um nível de monitoramento disposto no sistema de controle, via, por exemplo, equipamento de registro a bordo da máquina de operação. Sistema de registro da técnica anterior pode basicamente ser comparado com um tacógrafo digital, no qual logs de dados selecionados para um número limitado de componentes principais e por um período de tempo prévio limitado para a máquina de operação, são armazenados. Um problema com as soluções de registro da técnica anterior para monitoramento dos sistemas de controle é, desse modo, que eles são limitados porque eles usualmente apenas incluem dados para componentes principais específicos ou funções que são considerados críticos, por exemplo, eles podem se referir a sinais registrados com dados do motor. Neste contexto, deve ser mencionado que muitas unidades de controle avançado, isto é, nodos primários, tal como ECU, usualmente apenas enviam dados de código de erro de diagnóstico no caso de erros que traçam o software interno da unidade de controle. Devido à quantidade limitada de dados de medição de sistemas de monitoramento conhecidos, pode, portanto, ser difícil para um técnico diagnosticar ou prever eficientemente a ocorrência de erros nos sistemas de controle, e, com boa certeza, localizar cada fonte de erro especificamente, à medida que estes não necessariamente ocorrem em um componente crítico dedicado.[0012] To fulfil these requirements, various types of systems have so far been suggested, which can monitor certain specific functions and processes of an operating machine continuously in real time by recording data from the control system of the operating vehicle to a monitoring level arranged in the control system, via, for example, recording equipment on board the operating machine. Prior art recording systems can basically be compared to a digital tachograph, in which selected data logs for a limited number of main components and for a limited previous time period for the operating machine are stored. A problem with prior art recording solutions for monitoring control systems is thus that they are limited because they usually only include data for specific main components or functions that are considered critical, for example they may refer to signals recorded with engine data. In this context, it should be mentioned that many advanced control units, i.e. primary nodes such as ECUs, usually only send diagnostic error code data in the case of errors tracing the internal software of the control unit. Due to the limited amount of measurement data from known monitoring systems, it can therefore be difficult for a technician to efficiently diagnose or predict the occurrence of errors in control systems, and with good certainty to locate each error source specifically, as these do not necessarily occur in a dedicated critical component.
[0013] Desse modo, existe uma necessidade de métodos e dispositivos aperfeiçoados para monitoramento de sistemas de controle compreendidos em máquinas de operação e, desse modo, mais eficientemente serem capazes de diagnosticarem e/ou prognosticarem erros no sistema de controle.[0013] Thus, there is a need for improved methods and devices for monitoring control systems comprised in operating machines and thus more efficiently being able to diagnose and/or predict errors in the control system.
[0014] Um primeiro objetivo da presente invenção é, portanto, proporcionar um método, que, em uma maneira simples, torne possível monitorar sistemas de controle mais eficientemente e, desse modo, também diagnosticar e/ou prognosticar erros no sistema de controle de máquinas de operação.[0014] A first objective of the present invention is therefore to provide a method, which, in a simple manner, makes it possible to monitor control systems more efficiently and thereby also diagnose and/or predict errors in the control system of operating machines.
[0015] Neste particular, pode parcialmente ser sobre capacitação de coleta em tempo real de grandes volumes dos dados que uma máquina de operação gera, e parcialmente sobre capacitação de armazenagem destes dados para análise adicional. Para obter acesso e, consequentemente, conhecimento do modo em que cada máquina de operação específica é usada por coleta de quantidades muito grandes de dados de tempo real e, por exemplo, armazena dados na nuvem, pode contribuir para adição de valor para ambos os fabricantes de máquina e os clientes. Um cliente que tem muitas máquinas de operação pode obter um resumo compilado da função e produção das máquinas de operação. Os dados agregados podem também serem usados para proporcionar um cliente ou um condutor da máquina com informação em tempo real, via uma HMI (Human Machine Interface), tal como um campo de diálogo em um monitor na cabine do condutor, por exemplo, sugestões para medidas para aperfeiçoar o desempenho de operação.[0015] In this particular case, it may partly be about enabling real-time collection of large volumes of data that an operating machine generates, and partly about enabling storage of this data for further analysis. To gain access to and consequently knowledge of the way in which each specific operating machine is used by collecting very large amounts of real-time data and, for example, storing data in the cloud, can contribute to value addition for both machine manufacturers and customers. A customer who has many operating machines can obtain a compiled summary of the function and output of the operating machines. The aggregated data can also be used to provide a customer or a machine operator with real-time information, via an HMI (Human Machine Interface), such as a dialog field on a monitor in the driver's cab, for example suggestions for measures to improve operating performance.
[0016] Outro objetivo da invenção é proporcionar uma máquina de operação, particularmente uma máquina florestal, que inclui um sistema de monitoramento que é configurado a um nível de monitoramento para operar de acordo com a invenção.[0016] Another object of the invention is to provide an operating machine, particularly a forestry machine, which includes a monitoring system that is configured at a monitoring level to operate in accordance with the invention.
[0017] A compreensão que forma a base da invenção é que a capacidade de mais eficientemente diagnosticar ou prognosticar a ocorrência de erros em um sistema de controle, que é incluída em uma máquina de operação, é facilitada se é possível, em uma maneira simples, proporcionar uma maior base estatística de dados logados. Neste particular, é sobre não só códigos de erro de logging que são retirados por unidades de controle separadas, mas também sobre coleta e registro de um fluxo digital de todos relevantes dados de I/O, isto é, parâmetros internos e parâmetros externos de ambas as unidades de controle eletrônico avançadas (unidades de controle primário) para os sensores individuais (unidades de controle secundário), que podem ocorrer em um sistema de controle.[0017] The understanding that forms the basis of the invention is that the ability to more efficiently diagnose or predict the occurrence of errors in a control system, which is included in an operating machine, is facilitated if it is possible, in a simple manner, to provide a larger statistical base of logged data. In this particular, it is about not only logging error codes that are retrieved by separate control units, but also about collecting and recording a digital stream of all relevant I/O data, i.e. internal parameters and external parameters from both the advanced electronic control units (primary control units) to the individual sensors (secondary control units), that may occur in a control system.
[0018] Pela coleta de grandes volumes de dados de medição através de monitoramento e registro de todos os sinais e estados concebíveis do software, isto é, sinais de I/O, bem como a ocorrência de sinais lógicos, uma base estatística do tamanho crítico requerido pode ser obtida. Os dados de medição que são necessários para cada cenário de pesquisa de erro específico são, desse modo, acessíveis, e podem ser analisados subsequentemente quando um erro tiver ocorrido. Uma base de dados que contém uma quantidade compreensiva de dados de operação e de medição a partir do sistema de controle aumentará a possibilidade de não apenas localizar a ocorrência de erros, mas também de prognosticamente predizer a necessidade de medidas para evitar a ocorrência de erros e, consequentemente, paralisação em condições de operação variadas para máquinas de operação.[0018] By collecting large volumes of measurement data through monitoring and recording all conceivable signals and states of the software, i.e. I/O signals as well as the occurrence of logic signals, a statistical basis of the required critical size can be obtained. The measurement data that are necessary for each specific error search scenario are thus accessible, and can be subsequently analyzed when an error has occurred. A database that contains a comprehensive amount of operating and measurement data from the control system will increase the possibility of not only localizing the occurrence of errors, but also of prognostically predicting the need for measures to prevent the occurrence of errors and, consequently, downtime under varying operating conditions for operating machines.
[0019] Consequentemente, é colocado que; - que uma pluralidade de parâmetros internos na forma de sinais é obtida a partir do sistema de controle, pelo que o sistema de controle gera valor real em um ou mais parâmetros externos na forma de sinais baseados na referida pluralidade de parâmetros internos, - que um fluxo digital de dados compreendendo ambos referidos parâmetros internos e parâmetros externos, via um controle de barramento, ou barramento de comunicação é endereçado para uma área de dados em uma memória de operação ou memória persistente, que é incluída em um PC a bordo da máquina de operação, - que um arquivo de dados correspondente à área de dados é periodicamente salvo em uma memória de suporte de dados não volátil a bordo da máquina de operação, ou é via telecomunicação transferida e salva em uma memória de suporte de dados não volátil externa.[0019] Accordingly, it is stated that; - that a plurality of internal parameters in the form of signals is obtained from the control system, whereby the control system generates real value in one or more external parameters in the form of signals based on said plurality of internal parameters, - that a digital data stream comprising both said internal parameters and external parameters, via a control bus, or communication bus is addressed to a data area in an operating memory or persistent memory, which is included in a PC on board the operating machine, - that a data file corresponding to the data area is periodically saved in a non-volatile data carrier memory on board the operating machine, or is via telecommunication transferred and saved in an external non-volatile data carrier memory.
[0020] Em uma concretização alternativa, uma única assim denominada função de armazenagem de log, por exemplo, na forma de um marcador de tempo por meio de um relógio, pode ser atribuída a cada arquivo de dados iniciado, via um assim denominado meio de logging, antes de referido respectivo arquivo de dados ser salvo.[0020] In an alternative embodiment, a single so-called log storage function, for example in the form of a time stamp by means of a clock, can be assigned to each data file initiated via a so-called logging medium before said respective data file is saved.
[0021] Em outra concretização alternativa da invenção, correspondentes sinais podem ser comparados entre pelo menos um de referidos parâmetros internos ou parâmetros externos entre um previamente respectivamente um arquivo de dados subsequentemente criado, de modo que quaisquer desvios podem, desse modo, serem identificados, pelo que a largura de banda requerida pode ser reduzida em que somente sinais que mudam, isto é, desvio relativo a um controle prévio, são endereçados à memória de armazenamento temporário RAM de computador pessoal, e são usados para criação de uma sequência de arquivos de dados, cada da qual representa uma imagem de processo da unidade de controle.[0021] In another alternative embodiment of the invention, corresponding signals can be compared between at least one of said internal parameters or external parameters between a previously respectively a subsequently created data file, so that any deviations can thereby be identified, whereby the required bandwidth can be reduced in that only signals that change, i.e. deviate relative to a previous control, are addressed to the temporary storage memory RAM of the personal computer, and are used for creating a sequence of data files, each of which represents a process image of the control unit.
[0022] Em uma concretização alternativa, uma combinação dos dados a bordo ou PC da máquina de operação é usada, ambos para manuseio da produção de operação ou dados de processo da máquina de operação e para registro e manuseio de parâmetros internos e parâmetros externos a partir do sistema de controle. Isto significa que o computador a bordo ou PC da máquina de operação é também utilizado para coleta de todo I/O externo (valor e estado) e registro do mesmo em um armazenamento temporário durante operação. Em adição, o estado da lógica de controle na forma de sinais lógicos pode ser registrado. Nesta parte, pode se relacionar a estados momentâneos de unidades, dados calculados e comunicação interna entre blocos de função em software.[0022] In an alternative embodiment, a combination of the on-board computer or PC of the operating machine is used, both for handling the operating output or process data of the operating machine and for recording and handling internal parameters and external parameters from the control system. This means that the on-board computer or PC of the operating machine is also used for collecting all external I/O (value and state) and recording it in a temporary storage during operation. In addition, the state of the control logic in the form of logic signals can be recorded. In this part, it can relate to momentary states of units, calculated data and internal communication between function blocks in software.
[0023] Em uma concretização, o sistema de controle envia sinais lógicos em alta frequência ao computador de bordo. Opcionalmente, o sistema de lógica de controle pode controlar quais sinais foram mudados visto que um controle prévio e, desse modo, reduz a largura de banda requerida por envio de somente os sinais que mudaram. A frequência deve ser variável, no qual é preferido que sinais podem ser enviados em pelo menos 100 Hz (>100Hz).[0023] In one embodiment, the control system sends high frequency logic signals to the on-board computer. Optionally, the control logic system may track which signals have changed since a previous control and thereby reduce the bandwidth required by sending only those signals that have changed. The frequency may be variable, in which it is preferred that signals may be sent at at least 100 Hz (>100Hz).
[0024] À medida que sinais (parâmetros internos e parâmetros externos de nodos) são enviados para um computador ou PC a bordo, a mesma fonte de dados pode ser usada para um número de várias propostas, não apenas pesquisa de erro. Por meio de software ou aplicativos que são instalados no computador a bordo, por exemplo, análise avançada de dados coletados pode ser realizada em tempo real para proporcionar uma melhor base de decisão para o condutor sobre aperfeiçoamentos potenciais no modo de operação ou configurações na máquina. Um exemplo de uma função pode estar avisando o condutor, via uma mensagem no monitor do computador a bordo se um pico de pressão ocorre em um sistema hidráulico compreendido na máquina de operação no mesmo ponto, e via referido monitor recomenda que o condutor muda uma configuração específica, que por comparação entre a produção de operação e dados de processo da máquina de operação, bem como parâmetros internos e parâmetros externos do sistema de controle, deve razoavelmente resultar em um aumento na produção. Por último, para um condutor da máquina menos experimentado, tal informação provida ao condutor em tempo real pode ser extremamente valiosa.[0024] As signals (internal parameters and external node parameters) are sent to an on-board computer or PC, the same data source can be used for a number of purposes, not just error research. By means of software or applications that are installed on the on-board computer, for example, advanced analysis of collected data can be performed in real time to provide a better decision basis for the operator about potential improvements in the operating mode or settings on the machine. An example of a function might be warning the operator, via a message on the on-board computer display if a pressure spike occurs in a hydraulic system comprised of the operating machine at the same point, and via said display recommending that the operator change a specific setting, which by comparison between operating output and process data from the operating machine, as well as internal parameters and external parameters of the control system, should reasonably result in an increase in output. Finally, for a less experienced machine operator, such information provided to the operator in real time can be extremely valuable.
[0025] Em seguida, a invenção é descrita em detalhe com referência aos desenhos acompanhantes, no qual;[0025] The invention is now described in detail with reference to the accompanying drawings, in which;
[0026] A Fig. 1 mostra esquematicamente em um diagrama de blocos as unidades que são incluídas em um sistema para monitorar um sistema de controle em uma máquina de operação de acordo com a presente invenção.[0026] Fig. 1 shows schematically in a block diagram the units that are included in a system for monitoring a control system in an operating machine according to the present invention.
[0027] A Fig. 2 mostra esquematicamente um exemplo de uma configuração típica de um sistema de controle à base de CAN bus, que é incluído em uma máquina de operação, e cujo sistema é adaptado para coleta e tamponamento de I/O e dados de sinal de lógica de acordo com a presente invenção.[0027] Fig. 2 schematically shows an example of a typical configuration of a CAN bus-based control system, which is included in an operating machine, and which system is adapted for collecting and buffering I/O and logic signal data in accordance with the present invention.
[0028] A Fig. 3 mostra um fluxograma que ilustra esquematicamente como um método de diagnose e/ou provisional pode operar, que é compreendido em um sistema de monitoramento de acordo com a invenção.[0028] Fig. 3 shows a flowchart illustrating schematically how a diagnostic and/or provisional method may operate, which is comprised in a monitoring system according to the invention.
[0029] A Fig. 1 mostra esquematicamente uma máquina de operação 1a com um sistema para monitoramento de um sistema de controle 1 constituinte na máquina de operação em um nível de monitoramento. O sistema de monitoramento torna possível coletar e comparar dados, que pode ser usado para diagnose e/ou prognóstico da ocorrência de erros no sistema de controle da máquina de operação. A máquina de operação 1a, aqui na forma de uma máquina florestal, tal como uma colheitadeira, é equipada com uma cabine do condutor 1b e um guindaste operável1c, que em sua extremidade livre transporta um agregado de colheitadeira 1d. A máquina de operação 1a é equipada com um sistema de controle 1, que, de acordo com a invenção, em um nível de monitoramento compreende uma unidade de monitoramento 3. O sistema de controle 1 pode compreender um controle de barramento com uma rede de computador à base de CAN bus para comunicação entre as unidades de controle primário (ECUs), que podem controlar o motor, transmissão, etc., unidades de controle de PLC, que podem controlar a lança do guindaste (guindaste), e capacita o condutor ou operador a acionar e usar a máquina florestal no modo pretendido. Em um nível inferior, o sistema de controle da técnica anterior pode ser equipado com uma pluralidade de redes à base de barramento LIN de escravo mestre para comunicação com unidades de controle secundário na forma de unidades mais simples, tais como sensores, atuadores e meios de detecção.[0029] Fig. 1 schematically shows an operating machine 1a with a system for monitoring a constituent control system 1 in the operating machine at a monitoring level. The monitoring system makes it possible to collect and compare data, which can be used for diagnosis and/or prognosis of the occurrence of errors in the control system of the operating machine. The operating machine 1a, here in the form of a forestry machine, such as a harvester, is equipped with a driver's cabin 1b and an operable crane 1c, which at its free end transports a harvester aggregate 1d. The operating machine 1a is equipped with a control system 1, which, according to the invention, at a monitoring level comprises a monitoring unit 3. The control system 1 may comprise a bus control with a CAN bus-based computer network for communication between primary control units (ECUs), which may control the engine, transmission, etc., PLC control units, which may control the crane boom (crane), and enables the driver or operator to drive and use the forestry machine in the intended mode. At a lower level, the prior art control system may be equipped with a plurality of master-slave LIN bus-based networks for communication with secondary control units in the form of simpler units, such as sensors, actuators and detection means.
[0030] A cabine do condutor 1b da máquina de operação 1a é equipada com um computador SUP-PC 3a incluído na referida unidade de monitoramento 3 com uma interface do operador HMI (Human Machine Interface) entre o condutor e a máquina, isto é, na prática, o monitor e/ou tela de toque, e cujo computador pode ser considerado para ser equivalente a um computador pessoal PC. Conforme é sabido, o computador 3a pode compreender uma unidade de CPU de processador, um módulo de memória RAM, uma base de dados na forma de uma memória não volátil, unidades internas e externas para se comunicarem com o computador, bem como uma interface de rede 4, interface interna/externa com um adaptador de rede adequado para comunicação com um sistema de controle 1 no nível de controle da máquina 7.[0030] The driver's cabin 1b of the operating machine 1a is equipped with a SUP-PC computer 3a included in said monitoring unit 3 with an HMI (Human Machine Interface) operator interface between the driver and the machine, i.e. in practice the monitor and/or touch screen, and which computer can be considered to be equivalent to a personal computer PC. As is known, the computer 3a can comprise a processor CPU unit, a RAM memory module, a database in the form of a non-volatile memory, internal and external units for communicating with the computer, as well as a network interface 4, internal/external interface with a network adapter suitable for communication with a control system 1 at the control level of the machine 7.
[0031] O computador 3a localizado a bordo da máquina de operação 1a pode conter software e uma quantidade de vários aplicativos não apenas para monitoramento, mas também para manuseio de produção de operação ou dados de processo para a máquina de operação. Isto significa armazenar dados de produção, controle e gerenciamento das várias funções de operação da máquina de operação, por exemplo, para medir a espessura e comprimento de um tronco de árvore, bem como manusear abate, traçagem e toragem. O computador 3a pode também conter aplicativos, isto é, programas de aplicativo ou software de aplicativo, que preenchem uma proposta direta para a operação do condutor. Neste caso, pode se referir a programas de computador que manipulam a produção da máquina de operação 1a e uma base de dados com informação compilada sobre a produção total ou produtividade da máquina de operação. Por exemplo, pode ser mencionado que o computador 3a da máquina de operação no comando de um condutor, e por meio do valor de sensor I/O dos sensores incluídos no hardware, pode calcular e sugerir preparação ótima das árvores que são abatidas. No agregado de coleta 1d, o diâmetro do tronco é medido ou por meio do rolo de alimentação, ou o espaçamento, e comprimento das facas de mola são medidos, usualmente por um disco de espaçamento (não mostrado). Em adição a referida tela de toque e computador 3, a cabine do condutor 1b pode ser equipada com W-LAN e conexões de USB.[0031] The computer 3a located on board the operating machine 1a may contain software and a number of various applications not only for monitoring but also for handling operating production or process data for the operating machine. This means storing production data, controlling and managing the various operating functions of the operating machine, for example for measuring the thickness and length of a tree trunk as well as handling felling, logging and bucking. The computer 3a may also contain applications, i.e. application programs or application software, which fulfill a direct purpose for the operation of the driver. In this case, it may refer to computer programs which handle the production of the operating machine 1a and a database with compiled information about the total production or productivity of the operating machine. For example, it may be mentioned that the computer 3a of the operating machine in control of a driver, and by means of the sensor I/O value of the sensors included in the hardware, can calculate and suggest optimal preparation of the trees which are felled. In the collection aggregate 1d, the trunk diameter is measured either by means of the feed roller, or the spacing and length of the spring knives are measured, usually by a spacing disc (not shown). In addition to the said touch screen and computer 3, the driver's cabin 1b can be equipped with W-LAN and USB connections.
[0032] O computador 3a constituinte na unidade de monitoramento 3 é em conexão de transmissão de dados com nível de controle da máquina 7, via um barramento de comunicação 5c, 5d, tal como Ethernet, ou via acoplamento direto ao controle de barramento. Os dados amostrados dos nodos 8, 9 podem ser endereçados ao computador 3a, via um barramento de comunicação e o nodo central ou mestre 10. O nodo central ou mestre 10 pode coletar e compilar todos dados I/O de outras unidades que são acopladas a vários controles de barramento. A unidade de monitoramento 3, desse modo, constitui um tipo de nível de monitoramento 6 do sistema de controle 1. A unidade de monitoramento 3 é também referida como nodo de monitoramento 3 em seguida.[0032] The computer 3a constituting the monitoring unit 3 is in data transmission connection with the machine control level 7 via a communication bus 5c, 5d, such as Ethernet, or via direct coupling to the bus control. The sampled data from the nodes 8, 9 can be addressed to the computer 3a via a communication bus and the central or master node 10. The central or master node 10 can collect and compile all I/O data from other units that are coupled to various bus controls. The monitoring unit 3 thus constitutes a type of monitoring level 6 of the control system 1. The monitoring unit 3 is also referred to as monitoring node 3 in the following.
[0033] Também se referindo à Fig. 2, o sistema de monitoramento 1, além disso, compreende um nível de controle da máquina 7, em que elementos que são acoplados a vários tipos de atuadores, sensores etc., estão localizados. O nível de controle da máquina 7 pode compreender uma ou mais unidades eletrônicas 8, que estão em conexão de transmissão de dados com o controle de barramento 5a, 5b. Uma ou mais unidades eletrônicas 8 podem também estarem em conexão de transmissão de dados com o barramento de comunicação 5c. As unidades 8 funcionam como nodos primários no nível de controle da máquina 7, e são também referidas como nodos de controle de máquina 8 em seguida. Um nodo primário 8 pode, por exemplo, compreender um computador MC-PC de controle de máquina à base de microprocessador ou um controlador lógico programável (PLC) com portas de entrada e saída para conexões a e de atuadores, sensores 9 ou outros elementos no hardware da máquina de operação 1.[0033] Also referring to Fig. 2, the monitoring system 1 further comprises a machine control level 7, on which elements that are coupled to various types of actuators, sensors etc., are located. The machine control level 7 may comprise one or more electronic units 8, which are in data transmission connection with the control bus 5a, 5b. One or more electronic units 8 may also be in data transmission connection with the communication bus 5c. The units 8 function as primary nodes in the machine control level 7, and are also referred to as machine control nodes 8 hereinafter. A primary node 8 may, for example, comprise a microprocessor-based machine control computer MC-PC or a programmable logic controller (PLC) with input and output ports for connections to and from actuators, sensors 9 or other elements in the hardware of the operating machine 1.
[0034] Conforme mais claramente aparece da Fig. 2, a bordo da máquina de operação 1a existe uma memória de operação e/ou a memória persistente 3b, 3c conectada ao computador 3a e um sistema de arquivo 3d, isto é, na prática, uma memória de fila ou espaço de armazenagem, que pode ser usada para armazenar temporariamente dados e um armazenamento temporário FIFO associado 3c (First In First Out) e, alternadamente, em um armazenamento temporário de fila, os dados fluem. Referido armazenamento temporário pode ser do tipo que tem tamanho variável de byte selecionado dependendo da necessidade de capacidade de memória. Um valor por defeito de um tamanho de armazenamento temporário adequado pode compreender a capacidade de memória requerida para ser capaz de receber uma certa quantidade de dados de sinal durante uma unidade de tempo pré- ajustada, por exemplo, cerca de 10-20 minutos de dados de sinal de alta resolução, pelo que cerca de 15 minutos de dados de alta resolução pode ser preferível para uma máquina de operação. O armazenamento temporário 3b e FIFO 3c podem ser construídos de modo que dados de sinal mais antigos são subscritos por dados mais recentes quando o tamanho do armazenamento temporário selecionado não é mais suficiente. Armazenamento temporário 3b e FIFO 3c podem, desse modo, reduzirem "n" número de arquivos de dados id1:1 - id1:n por um tamanho predeterminado em byte em uma memória de suporte de dados não volátil 3d, por exemplo, um disco rígido, localizado a bordo da máquina de operação. Dessa maneira, o dado de sinal requerido será disponível em uma base de dados 3d para revisão quando necessário, por exemplo, em pesquisa de erro.[0034] As more clearly appears from Fig. 2, on board the operating machine 1a there is an operating memory and/or persistent memory 3b, 3c connected to the computer 3a and a file system 3d, i.e. in practice a queue memory or storage space, which can be used to temporarily store data and an associated FIFO (First In First Out) buffer 3c and alternately into a queue buffer the data flows. Said buffer may be of the type having variable byte size selected depending on the memory capacity requirement. A default value of a suitable buffer size may comprise the memory capacity required to be able to receive a certain amount of signal data during a pre-set time unit, for example about 10-20 minutes of high resolution signal data, whereby about 15 minutes of high resolution data may be preferable for an operating machine. The buffer 3b and FIFO 3c can be constructed so that older signal data is overwritten by newer data when the size of the selected buffer is no longer sufficient. Buffer 3b and FIFO 3c can thus reduce "n" number of data files id1:1 - id1:n by a predetermined size in bytes in a non-volatile data carrier memory 3d, e.g. a hard disk, located on board the operating machine. In this way, the required signal data will be available in a 3d database for review when necessary, e.g. in error research.
[0035] Conforme aparecerá da Fig. 3, cada arquivo de dados id1:1 - id1:n correspondentemente proporciona uma imagem de processo pb:1 - pb1:n, consistindo em dados de sinal registrados durante um intervalo de tempo pré-ajustado. Por meio de um assim denominado meio de logging 3f, que está localizado na saída da etapa FIFO 3b/3c, uma única assim denominada função de armazenagem de log, por exemplo, na forma de um marcador de tempo por meio de um relógio, pode ser atribuída a cada arquivo de dados iniciado e, consequentemente, também às respectivas imagens de processo. Desse modo, as sucessivamente seguintes imagens de processo pb:1 - pb1:n podem ser dispostas em uma maneira ordenada e pesquisável simples na memória de suporte de dados não volátil 3d a bordo da máquina de operação 1a, alternativamente via telecomunicação 3e TRANS em uma memória de suporte de dados não volátil 3e localizada a uma distância, tal como um disco rígido ou base de dados.[0035] As will appear from Fig. 3, each data file id1:1 - id1:n correspondingly provides a process image pb:1 - pb1:n, consisting of signal data recorded during a predefined time interval. By means of a so-called logging means 3f, which is located at the output of the FIFO stage 3b/3c, a single so-called log storage function, for example in the form of a time marker by means of a clock, can be assigned to each started data file and consequently also to the respective process images. In this way, the successively following process images pb:1 - pb1:n can be arranged in an ordered and easily searchable manner in the non-volatile data carrier memory 3d on board the operating machine 1a, alternatively via telecommunication 3e TRANS in a non-volatile data carrier memory 3e located at a distance, such as a hard disk or database.
[0036] Cada imagem de processo pb:1 - pb1:n, desse modo, proporciona uma imagem exata do estado do sistema de controle 1 durante um intervalo de tempo específico. Os dados de sinal id1:1 - id1:n, que criam referidas imagens de processo e são salvos na memória de suporte de dados não volátil 3d a bordo da máquina de operação 1a, alternativamente na memória não volátil 3f localizada a uma distância, podem subsequentemente serem apurados em intervalos regulares, por exemplo, em uma base semanalmente, quando os dados não são mais considerados serem necessários.[0036] Each process image pb:1 - pb1:n thus provides an exact image of the state of the control system 1 during a specific time interval. The signal data id1:1 - id1:n, which create said process images and are saved in the non-volatile data carrier memory 3d on board the operating machine 1a, alternatively in the non-volatile memory 3f located at a distance, can subsequently be retrieved at regular intervals, for example on a weekly basis, when the data are no longer considered to be needed.
[0037] Novamente, com referência à Fig. 2, e conforme mencionado inicialmente, todos os nodos em uma rede CAN funciona como mestre. A mensagem é transferida por meio de "identificadores". A um dado ponto de tempo, vários nodos podem transferir dados ao controle de barramento 5a, 5b. O código de mensagem subsequentemente ajuda a definir a priorização das mensagens. Diferente de um CAN bus, um LIN bus opera com topologia mestre-escravo. Tipicamente, uma rede pode compreender um mestre 10 com até 16 escravos. Toda comunicação é iniciada pelo nodo principal (mestre).[0037] Again, with reference to Fig. 2, and as mentioned initially, every node in a CAN network functions as a master. The message is transferred by means of "identifiers". At a given point in time, multiple nodes may transfer data to the control bus 5a, 5b. The message code subsequently helps to define the prioritization of the messages. Unlike a CAN bus, a LIN bus operates in a master-slave topology. Typically, a network may comprise a master 10 with up to 16 slaves. All communication is initiated by the primary (master) node.
[0038] Conforme descrito inicialmente, ela forma a base para esta invenção não apenas para códigos de erro de log que são retirados por unidades de controle primário individuais (nodos primários 8) conectadas ao controle de barramento 5a, 5b, mas também para coletar e registrar um fluxo digital de todos dados relevantes de I/O, isto é, parâmetros internos e parâmetros externos de ambas unidades de controle primário de ECU (nodos primários 8), para unidades de controle secundárias (nodos secundários 9), isto é, os sensores mais simples, elementos de detecção, e atuadores, que podem ocorrer em um sistema de controle. Por último, dados que contêm informação sobre o estado interno 10c de software em nodos primários e/ou nodos secundários 8, 9, podem ser de interesse.[0038] As initially described, it forms the basis for this invention not only for logging error codes that are output by individual primary control units (primary nodes 8) connected to the control bus 5a, 5b, but also for collecting and recording a digital stream of all relevant I/O data, i.e. internal parameters and external parameters from both ECU primary control units (primary nodes 8), to secondary control units (secondary nodes 9), i.e. the simplest sensors, sensing elements, and actuators, that may occur in a control system. Lastly, data containing information about the internal state 10c of software in primary nodes and/or secondary nodes 8, 9, may be of interest.
[0039] Para esta proposta, o nível de controle da máquina 7 compreende uma unidade mestre 10 e uma pluralidade de unidades de escravo 10a, 10b pertencentes ao mestre para serem capazes de medirem dados da amostra (medições de amostragem) e enviarem estes dados de medição à unidade mestre 10. Denotado 10c, tais dados de unidade/estado interno de software podem também serem amostrados e enviados em uma maneira correspondente. A unidade mestre 10 e as unidades escravo 10a, 10b são comunicativamente interconectadas por meio de barramentos em série, no qual cada unidade de escravo é configurada para enviar dados de medição à unidade mestre por referidos barramentos em série. A unidade mestre 10 é configurada para coletar dados de medição, e o sistema é disposto, via uma interface adequada de nodos secundários 9, para comunicar com o controle de barramento 5a, 5b no nível de rede por ciclicamente em intervalos de tempo pré-ajustados de, por exemplo, t=10 ms para enviar séries de sucessivos I/O ou pacotes de dados 11a, 11b para o controle de barramento.[0039] For this proposal, the machine control level 7 comprises a master unit 10 and a plurality of slave units 10a, 10b belonging to the master to be capable of measuring sample data (sampling measurements) and sending these measurement data to the master unit 10. Denoted 10c, such internal software state/unit data may also be sampled and sent in a corresponding manner. The master unit 10 and the slave units 10a, 10b are communicatively interconnected by means of serial buses, wherein each slave unit is configured to send measurement data to the master unit by said serial buses. The master unit 10 is configured to collect measurement data, and the system is arranged, via a suitable interface of slave nodes 9, to communicate with the bus control 5a, 5b at the network level by cyclically at pre-set time intervals of, for example, t=10 ms to send series of successive I/O or data packets 11a, 11b to the bus control.
[0040] Pode ser mencionado que a técnica anterior dentro do campo também torna possível, como uma alternativa para estabelecer comunicação entre a unidade mestre 10 e o controle de barramento 5a, 5b no nível de rede com qualquer técnica que oferece canal sem fios para comunicação de dados de faixa curta, tal como ZigBee ou Bluetooth, pelo que os pacotes de dados 11a, 11b do mestre 10 são enviados sem fios.[0040] It may be mentioned that the prior art within the field also makes it possible, as an alternative, to establish communication between the master unit 10 and the bus control 5a, 5b at the network level with any technique offering wireless channel for short range data communication, such as ZigBee or Bluetooth, whereby the data packets 11a, 11b from the master 10 are sent wirelessly.
[0041] Uma vantagem de distribuir dados de sinal de I/O nessa maneira, via pacotes de dados, via referido mestre 10 e nodo d4e escravo 10a, 10b é que os nodos de escravo, desse modo, podem reportar seu I/O (valor e estado) para a lógica do sistema de controle central. Desse modo, os dados I/O coletados pelos nodos de escravo na forma de parâmetros internos e parâmetros externos podem ser integrados nos dados de registro de sinal, via o controle de barramento 5a, 5b e, adicionalmente, via a interface de transferência de dados 5c, 5d ao computador 3a.[0041] An advantage of distributing I/O signal data in this manner via data packets via said master 10 and slave node 10a, 10b is that the slave nodes can thereby report their I/O (value and state) to the logic of the central control system. In this way, the I/O data collected by the slave nodes in the form of internal parameters and external parameters can be integrated into the signal recording data via the control bus 5a, 5b and further via the data transfer interface 5c, 5d to the computer 3a.
[0042] Deve ser compreendido que o sistema de monitoramento 1 descrito acima é somente exemplar e que tal sistema na prática usualmente compreende substancialmente mais unidades que por meio de um combinação mestre-escravo funciona como nodos no controle de barramento 5a, 5b. Acrescentar a isto um número significante de unidades de I/O, atuadores, sensores e outros elementos, que são correspondentemente requeridos para uma máquina de operação 1a funcionar no modo pretendido e dos quais dados de sinal de unidades na forma de parâmetros internos e parâmetros externos podem ser registrados. De cada nodo primário 8, ciclicamente e um intervalo de tempo pré-ajustado de, por exemplo, t=10 ms, séries de sucessivos pacotes de dados 11c, 11d são enviados ao computador 3a, via uma interface de comunicação 4, que pode compreender um barramento de comunicação, por exemplo, Ethernet 5c, ou um acoplamento direto 5d.[0042] It should be understood that the monitoring system 1 described above is only exemplary and that such a system in practice usually comprises substantially more units which by means of a master-slave combination function as nodes on the control bus 5a, 5b. Add to this a significant number of I/O units, actuators, sensors and other elements, which are correspondingly required for an operating machine 1a to function in the intended mode and from which unit signal data in the form of internal parameters and external parameters can be recorded. From each primary node 8, cyclically and at a preset time interval of, for example, t=10 ms, series of successive data packets 11c, 11d are sent to the computer 3a, via a communication interface 4, which may comprise a communication bus, for example Ethernet 5c, or a direct coupling 5d.
[0043] A Fig. 3 ilustra como a unidade de monitoramento 3 é instalada com uma interface de transferência de dados 4 para comunicação com o controle de barramento 5a, 5b. A interface de transferência de dados 4 pode compreender os barramentos de comunicação acima mencionados, por exemplo, na forma de Ethernet 5c, ou via acoplamento direto 5d.[0043] Fig. 3 illustrates how the monitoring unit 3 is installed with a data transfer interface 4 for communication with the bus control 5a, 5b. The data transfer interface 4 can comprise the above-mentioned communication buses, for example in the form of Ethernet 5c, or via direct coupling 5d.
[0044] No armazenamento temporário FIFO 3b, 3c, uma fila de fluxos de dados é alternadamente mostrada e armazenada, sucessivamente criando um respectivo arquivo de dados id1:1 - id1:n de tamanho opcional, mas onde cada arquivo de dados convenientemente pode compreender cerca de 15 minutos de dados de sinal de alta solução. Cada arquivo de dados id1:1 - id1:n compreende informação sobre sinais nos nodos primários e secundários 8, 9 atuais e, desse modo, constitui um tipo de imagem de processo pb:1 - pb1:n, isto é, uma reflexão exata de um estado de processo da máquina de operação 1a em um momento específico ou intervalo de tempo.[0044] In the FIFO buffer 3b, 3c, a queue of data streams is alternately displayed and stored, successively creating a respective data file id1:1 - id1:n of optional size, but where each data file conveniently may comprise about 15 minutes of high-resolution signal data. Each data file id1:1 - id1:n comprises information about signals at the current primary and secondary nodes 8, 9 and thus constitutes a kind of process image pb:1 - pb1:n, i.e. an exact reflection of a process state of the operating machine 1a at a specific moment or time interval.
[0045] Conforme mencionado acima, os dados de sinal que são salvos na memória de suporte de dados não volátil 3d a bordo da máquina de operação 1a são liberados em intervalos regulares, por exemplo, em uma base semanalmente, quando os dados não mais são considerados necessários. Os dados de sinal id1:1 - id1:n podem novamente serem salvos em DB local a bordo ou serem enviados sem fio, via telecomunicação 3e TRANS, por exemplo, via a internet, a uma nuvem de dados, outro nodo ou uma estação de back-up a ser armazenada em uma memória de suporte de dados não volátil externa 3g localizada fora da máquina de operação 1a, tal como um disco rígido.[0045] As mentioned above, the signal data that are saved in the non-volatile data carrier memory 3d on board the operating machine 1a are released at regular intervals, e.g. on a weekly basis, when the data are no longer considered needed. The signal data id1:1 - id1:n can again be saved in a local DB on board or be sent wirelessly, via telecommunication 3e TRANS, e.g. via the Internet, to a data cloud, another node or a back-up station to be stored in an external non-volatile data carrier memory 3g located outside the operating machine 1a, such as a hard disk.
[0046] Conforme mencionado acima, cada arquivo de dados id1:1 - id1:n cria uma imagem de processo pb:1 - pb1:n, compreendendo informação sobre sinais da máquina de operação 1a. De acordo com a invenção, referidos dados de sinal amostrados id1:1 - id1:n essencialmente compreende todos os dados, isto é, ambos parâmetros internos e parâmetros externos de uma pluralidade de nodos constituintes no sistema de controle 1. Em geral, com ambas I/O e sinais lógicos, pode para uma máquina de operação mais avançada, tal uma máquina florestal, estar na ordem de 1.000-5.000 sinais, que são registrados momentaneamente em tempo real e, desse modo, todo momento.[0046] As mentioned above, each data file id1:1 - id1:n creates a process image pb:1 - pb1:n, comprising information about signals of the operating machine 1a. According to the invention, said sampled signal data id1:1 - id1:n essentially comprises all data, i.e. both internal parameters and external parameters of a plurality of constituent nodes in the control system 1. In general, with both I/O and logic signals, there may for a more advanced operating machine, such as a forestry machine, be in the order of 1,000-5,000 signals, which are recorded momentarily in real time and thus every moment.
[0047] A Fig. 3 mostra esquematicamente como um sistema de diagnóstico e um sistema de prognóstico 13 na forma de um aplicativo ou um programa no computador 3a SUP-PC a bordo podem operar juntos com o sistema de monitoramento 1 da máquina de operação 1a no nível de controle da máquina 7.[0047] Fig. 3 shows schematically how a diagnostic system and a prognostic system 13 in the form of an application or a program in the on-board computer 3a SUP-PC can operate together with the monitoring system 1 of the operating machine 1a at the machine control level 7.
[0048] Conforme parece, uma unidade de PLC ou nodo primário similar 8 no nível de controle da máquina 7 pode compreender uma pluralidade de parâmetros internos e parâmetros externos. Por exemplo, referida unidade de PLC 8 pode incluir um número de parâmetros internos 32, 34, 36, 38. O parâmetro interno 32 pode corresponder ao aperto de um botão detectado pelo PLC, os parâmetros internos 34, e 36 podem corresponder a uma primeira respectivamente uma segunda das posições angulares detectadas por sensores de ângulo, e 38 pode corresponder a uma indicação de pedal. A unidade de PLC pode correspondentemente incluir parâmetros externos 42 e 44. O parâmetro externo 42 pode corresponder a um sinal de controle para uma configuração de válvula, e o parâmetro externo 44 pode corresponder a um sinal de controle para o início de um motor hidráulico. Ainda embora somente quatro parâmetros internos e dois parâmetros externos no objeto exemplar sejam mostrados na Fig. 3, deve ser compreendido que um número arbitrário de parâmetros internos respectivamente parâmetros externos podem ser usados. Durante operação, logo que a unidade de PLC ou qualquer outro nodo primário 8 em nível de controle da máquina 7 é provida com o valor dos parâmetros internos, o nodo primário (a unidade de PLC) pode gerar correspondentes valores dos parâmetros externos por meio de lógica de controle integrado e algoritmos pré-ajustados para controlar qualquer tipo de função da máquina de operação 1a.[0048] As it appears, a PLC unit or similar primary node 8 at the control level of the machine 7 may comprise a plurality of internal parameters and external parameters. For example, said PLC unit 8 may include a number of internal parameters 32, 34, 36, 38. Internal parameter 32 may correspond to the pressing of a button detected by the PLC, internal parameters 34, and 36 may correspond to a first respectively a second of the angular positions detected by angle sensors, and 38 may correspond to a pedal indication. The PLC unit may correspondingly include external parameters 42 and 44. External parameter 42 may correspond to a control signal for a valve setting, and external parameter 44 may correspond to a control signal for starting a hydraulic motor. Even though only four internal parameters and two external parameters in the exemplary object are shown in Fig. 3, it should be understood that an arbitrary number of internal parameters respectively external parameters may be used. During operation, as soon as the PLC unit or any other primary node 8 at the control level of the machine 7 is provided with the value of the internal parameters, the primary node (the PLC unit) can generate corresponding values of the external parameters by means of integrated control logic and preset algorithms to control any kind of function of the operating machine 1a.
[0049] O sistema de diagnóstico e prognóstico 13 no nível de monitoramento 3 pode correspondentemente mão apenas monitorar a operação de qualquer unidade individual ou nodo que é compreendido no sistema de controle 1, mas também, de acordo com a invenção, "incondicionalmente" monitorar, isto é, registrar sinais para e de cada unidade ou nodo primário/secundário no sistema de controle de modo a desse modo tornar possível diagnosticar e/ou prever eficientemente erros na operação da máquina de operação 1a.[0049] The diagnostic and prognostic system 13 at the monitoring level 3 can correspondingly not only monitor the operation of any individual unit or node that is comprised in the control system 1, but also, according to the invention, "unconditionally" monitor, i.e. record signals to and from each primary/secondary unit or node in the control system so as to thereby make it possible to efficiently diagnose and/or predict errors in the operation of the operating machine 1a.
[0050] O sistema de diagnóstico e de prognóstico 13 pode incluir um modelo de diagnóstico 30 e um módulo de lógica 35. O modelo de diagnóstico 30 pode refletir o relacionamento entre parâmetros internos e parâmetros externos a um nodo primário, a unidade de PLC 8.[0050] The diagnostic and prognostic system 13 may include a diagnostic model 30 and a logic module 35. The diagnostic model 30 may reflect the relationship between parameters internal to and parameters external to a primary node, the PLC unit 8.
[0051] Neste particular, pode ser relevante comparar dados de operação no modelo 30 e módulo de lógica 35, cujos dados são essenciais para um estado, com dados de referência de uma base de dados de acordo com um critério predeterminado. Dados de referência podem, desse modo, consistir de dados, que são coletados em um correspondente modo conforme descrito acima para a mesma ou uma correspondente máquina de operação 1a em tempos diferentes. O resultado de um processo de diagnóstico e/ou um processo de prognóstico pode ser recuperado via uma porta de saída 46 para adicional comunicação, por exemplo, para apresentação aos condutores no monitor 3a do computador 3.[0051] In this particular, it may be relevant to compare operating data in the model 30 and logic module 35, which data are essential for a state, with reference data from a database according to a predetermined criterion. Reference data may thus consist of data, which are collected in a corresponding manner as described above for the same or a corresponding operating machine 1a at different times. The result of a diagnostic process and/or a prognostic process may be retrieved via an output port 46 for further communication, e.g. for presentation to drivers on the monitor 3a of the computer 3.
[0052] Como outra alternativa, uma ferramenta analítica pode ser usada no referido modelo 30 e módulo de lógica 35 de tal modo que compara dados de operação de referidas imagens de processo pb:1 - pb1:n com valores nominais, isto é, valores padrões pré-ajustados. Quando um sinal em uma imagem de processo pb:1 - pb1:n desvia do valor nominal, o nodo, isto é, dispositivo ou unidade da qual o sinal se origina, é considerado ser errôneo.[0052] As another alternative, an analytical tool may be used in said model 30 and logic module 35 such that it compares operating data of said process images pb:1 - pb1:n with nominal values, i.e., preset standard values. When a signal in a process image pb:1 - pb1:n deviates from the nominal value, the node, i.e., device or unit from which the signal originates, is considered to be erroneous.
[0053] No caso de desvios detectados, um "relatório de erro" em tempo real pode ser mostrado ao condutor em um monitor na cabina do condutor 1b. Relatórios de erro podem também serem enviados a relevantes receptores para análise, por exemplo, fabricantes de máquina. Um "relatório de erro" pode ser enviado manualmente por, por exemplo, o condutor através de telecomunicação TRANS 3e. Outra informação essencial pode ser adicionada ao relatório de erro, tal como informação sobre a máquina de operação em questão, isto é, identificação sobre a máquina individual, por exemplo, na forma do número de série do fabricante de máquina. Dados geográficos tal como informação de localização podem possivelmente serem adicionados à mensagem de erro.[0053] In the event of detected deviations, a real-time "error report" can be displayed to the driver on a monitor in the driver's cab 1b. Error reports can also be sent to relevant recipients for analysis, e.g. machine manufacturers. An "error report" can be sent manually by e.g. the driver via telecommunication TRANS 3e. Other essential information can be added to the error report, such as information about the operating machine in question, i.e. identification about the individual machine, e.g. in the form of the machine manufacturer's serial number. Geographical data such as location information can possibly be added to the error message.
[0054] Em uma concretização alternativa, é relevante considerar que o "relatório de erro" pode ser enviado automaticamente pelo sistema de controle 1 da máquina de operação 1a no caso o sistema de controle 1 no nível de monitoramento 6 detecta um erro. Para salvar espaço, cada armazenamento temporário de sinal ou, desse modo, arquivo de dados id1:1 - id1:n de imagens de processo pb1:1 - pb1:n pode ser salvo automaticamente e ser enviado como um arquivo ZIP junto com outros dados de pesquisa de erro a partir da máquina de operação 1a. Referidos dados podem também compreender dados de operação, isto é, dados de produção ou de processo e, consequentemente, dados, que são separados das funções de controle de máquina específicas da máquina de operação 1a. Referidos dados de produção ou processo podem compreender certas configurações de máquina, dados de produção e vários tipos de logs do computador 3a a bordo.[0054] In an alternative embodiment, it is relevant to consider that the "error report" may be sent automatically by the control system 1 of the operating machine 1a in case the control system 1 at the monitoring level 6 detects an error. In order to save space, each signal buffer or thus data file id1:1 - id1:n of process images pb1:1 - pb1:n may be automatically saved and be sent as a ZIP file together with other error search data from the operating machine 1a. Said data may also comprise operating data, i.e. production or process data and consequently data, which are separate from the specific machine control functions of the operating machine 1a. Said production or process data may comprise certain machine settings, production data and various types of logs from the on-board computer 3a.
[0055] A presente invenção não é limitada à descrição acima e ao o que é mostrado nos desenhos, mas pode ser emendada e modificada em um número de modos diferentes dentro da estrutura da intenção da ideia inventiva colocada nas seguintes reivindicações.[0055] The present invention is not limited to the above description and what is shown in the drawings, but can be amended and modified in a number of different ways within the framework of the intent of the inventive idea set forth in the following claims.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE1751567A SE1751567A1 (en) | 2017-12-18 | 2017-12-18 | Work machine and method for monitoring a control system at a work machine |
| SE1751567-7 | 2017-12-18 | ||
| PCT/SE2018/051299 WO2019125281A1 (en) | 2017-12-18 | 2018-12-12 | Work machine and method for monitoring a control system at a work machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112020008518A2 BR112020008518A2 (en) | 2020-10-20 |
| BR112020008518B1 true BR112020008518B1 (en) | 2024-07-09 |
Family
ID=
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