DE102017116996A1

DE102017116996A1 - Inbetriebnahme und Konfiguration von mit Anlagen assoziierter Steuerelektronik

Info

Publication number: DE102017116996A1
Application number: DE102017116996.2A
Authority: DE
Inventors: Uwe Tegeder; Sven Wermers; Hilmar Hermens
Original assignee: Epro GmbH
Current assignee: Epro GmbH
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-02-08
Also published as: CN107688864A; CN107688864B; US10049564B2; US20180040235A1

Abstract

Es wird ein Mobilgerät in Verbindung mit Steuerelektronik und assoziierten Anlagen und Sensoren benutzt, um das Einrichten oder Modifizieren von Programmierung in der Elektronik zu unterstützen. Das Mobilgerät wird zum anfänglichen Inbetriebnehmen von Sensoren durch Sammeln von Daten vom Feld, wie Sensoridentität, Anlagenidentität und Messpunkte, und Heraufladen der gesammelten Daten auf die Elektronik benutzt. Das Mobilgerät kann auch zum Wählen von Programmierung in der Steuerelektronik zum Analysieren von Sensorsignalen von einem bestimmten Sensor benutzt werden. Das Mobilgerät wird auch zum Sammeln von Daten vom Feld zur Verwendung beim Linearisieren von Sensorsignalen, wenn sie von der Steuerelektronik empfangen werden, und zum Senden von Wartungsbefehlen zur Steuerelektronik benutzt, um dadurch eine Programmierungsänderung in der Steuerelektronik zu bewirken, um das Senden eines Befehlstyps oder eines Informationstyps wie eines Abschaltbefehls oder eines Alarms oder einer Warnung zu verhindern.

Description

BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektronik, die zum Überwachen und Steuern von Industrieanlagen benutzt wird, und betrifft insbesondere ein Mobilgerät, das zum Inbetriebnehmen und Konfigurieren von mit Industrieanlagen assoziierten Sensoren und Steuerelektronik und typischerweise zum Überwachen, Schützen und Steuern von Anlagen und zum Vorhersagen des Gesundheitszustands von Anlagen benutzt wird.
HINTERGRUND
Der hierin verwendete Begriff Anlagen bezieht sich auf materielle Dinge wie Industrieanlagen, die Elektromotoren, Pumpen, Tanks, Rohre und ähnliche Anlagen beinhalten. In vielen Umgebungen ist es nützlich, die Anlagen mit Sensoren und Steuerelektronik zu überwachen und zu steuern, die verschiedene Funktionen einschließlich der Funktionen des reinen Überwachens, der Vorhersage des Gesundheitszustands von Anlagen, des Schutzes und der Steuerung ausführen. Der Begriff „Sensor” wird allgemein benutzt und bezieht sich auf jedes Gerät, das ein Signal erzeugt, das Informationen in Bezug auf eine Anlage enthält. So könnte zum Beispiel ein Schalter ein Sensor sein. Auch der Begriff „Steuerelektronik” wird allgemein benutzt und bezieht sich auf einen spezialisierten Prozessor oder Computer, der Signale von Sensoren empfängt und eine der oben beschriebenen Funktionen ausführt. So führt Steuerelektronik nicht unbedingt eine Steuerfunktion aus. Zum Beispiel, Steuerelektronik kann eine reine Überwachungsfunktion ausführen. Typischerweise befindet sich die solche Funktionen ausführende Steuerelektronik fern von den Anlagen und Sensoren und anderen Geräten, die an oder nahe den Anlagen montiert sind, und sind zurück zur Steuerelektronik festverdrahtet. Die Sensoren und anderen Geräte können auch drahtlos mit der Steuerelektronik kommunizieren, wie durch WiFi-Kommunikationen, oder es können andere Kommunikationstypen wie zum Beispiel Glasfaserkabel benutzt werden. Bei der Benutzung von solcher Steuerelektronik ist es häufig notwendig oder wünschenswert, dass sich der Benutzer in einem Kontrollraum und auch im Feld am Ort der Anlage befindet. So muss ein Benutzer zum Beispiel möglicherweise zum Ort der Anlage gehen und eine Art von Daten einholen und dann zum Kontrollraum zurückkehren, um die Daten in die Steuerelektronik einzugeben. Die im Feld erfassten Daten werden häufig über eine Tastatur im Kontrollraum eingegeben, und menschliche Fehler sind gut möglich. Die Notwendigkeit, an der Anlage im Feld präsent zu sein, ist bei der ursprünglichen Einrichtung oder Inbetriebnahme von Ausrüstung (Anlagen) und bei für die Anlagen nötigen Wartungsoperationen besonders vorherrschend. Der herkömmliche Prozess des Erfassens von Felddaten und deren Eingabe in die mit den Anlagen assoziierte Steuerelektronik war aufwändig und anfällig für menschliche Fehler.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung geht die Probleme und Schwierigkeiten in Verbindung mit dem Erfassen von Felddaten und dem Eingeben solcher Felddaten in mit verschiedenen Anlagen im Feld assoziierte Elektronik an. Gemäß einer Ausgestaltung werden Sensoren an oder nahe Anlagen im Feld angeordnet, um Sensorsignale entsprechend Charakteristiken der Anlagen zu erzeugen, und Steuerelektronik wird mit den Sensoren verbunden, um die Sensorsignale zu empfangen und zu analysieren und um Befehle oder Informationen auf der Basis der Sensorsignale zu senden. Die Steuerelektronik kann Maschinenzustandssteuerelektronik beinhalten, die Sensorsignale empfängt und analysiert und Befehle und Informationen über den Maschinenzustand sendet. Steuerelektronik kann auch die Anlagen auf der Basis der Sensorsignale und auf der Basis der von der Maschinenzustandselektronik bereitgestellten Befehle und Daten steuern. Es wird ein Mobilgerät bereitgestellt, um mit der Steuerelektronik zu kommunizieren, und das Gerät wird so konfiguriert und programmiert, dass es Standortdaten im Feld durch eine oder mehrere elektronische Eingaben in das Mobilgerät empfängt. Die Standortdaten können Sensoridentität, Anlagenidentität und Sensorsignalen entsprechen. Die Mobilgeräte sind ferner zum Übermitteln der im Feld gesammelten Standortdaten zur Maschinenzustandselektronik konfiguriert, entweder drahtlos oder über andere Kommunikationskanäle. Das Mobilgerät erzeugt und übermittelt mobile Steuersignale und mobile Daten zur Steuerelektronik auf der Basis von Benutzereingaben, die über eine Benutzeroberfläche am Mobilgerät vorgenommen werden, und auf der Basis von Standortdaten, die durch die elektronischen Eingaben in das Mobilgerät gesammelt wurden.
Die Steuerelektronik ist mit Anlagendaten konfiguriert und programmiert, die den Identitäten und Orten der Sensoren und der Anlagen entsprechen, und ist auch mit Daten oder anderen Informationen über akzeptable Zustände der Anlagen und anormale Zustände der Anlagen programmiert. Die Steuerelektronik kann die Sensorsignale analysieren und den Zustand der Anlagen auf der Basis der Anlagendaten feststellen, und die Steuerelektronik kann Steuerbefehle (wie einen Abschaltbefehl) oder Maschinenzustandsdaten (wie eine Warnung oder einen Alarm) senden, wenn festgestellt wird, dass sich eine Anlage in einem anormalen Zustand befindet. Die Steuerelektronik empfängt und analysiert auch die Standortdaten und die vom Benutzer durch das Mobilgerät bereitgestellten mobilen Steuersignale. Auf der Basis von einem oder mehreren der Standortdaten und mobilen Steuersignalen kann die Steuerelektronik die Ausgabe von Steuerbefehlen und von Maschinenzustandsbefehlen oder -daten modifizieren. Zum Beispiel, in einem Wartungsmodus kann die Steuerelektronik Abschaltungen der Ausrüstung auf der Basis von Befehlen von dem Mobilgerät selbst dann verhindern, wenn die Sensorsignale anormale Zustände anzeigen.
Das Mobilgerät kann auch einen elektronischen Eingang aufweisen, der Zeichen lesen kann, und Zeichen werden am Ort jedes Sensors und am Ort jeder Anlage bereitgestellt, um die Sensoren und Anlagen jeweils zu identifizieren. Die Zeichen können ein Strichcode oder ein anderer Typ von maschinenlesbarem Code sein, wie zum Beispiel ein elektronischer Chip, der zum Speichern und Senden eines elektronischen Codes programmiert ist. Das Mobilgerät kann zum Assistieren beim Einrichten der Steuerelektronik mit Bezug auf eine bestimmte Anlage durch Identifizieren der bestimmten Anlage und eines oder mehrerer assoziierter Sensoren konfiguriert sein. Das Mobilgerät sendet dann Informationen zur Steuerelektronik und gibt die Identitäten der Anlage und der assoziierten Sensoren an. Das Mobilgerät kann auch zum Konfigurieren der Steuerelektronik benutzt werden, oder es kann ein externer Computer benutzt werden, um die Steuerelektronik zu konfigurieren, nachdem das Mobilgerät die Identitäten der Anlagen und der assoziierten Sensoren angegeben hat.
Die Maschinenzustandssteuerelektronik kann mehrere Mikroprozessor-basierte Einheiten beinhalten, die zum Überwachen von Signalen vom Sensor programmiert sind. In einem solchen Fall kann das Mobilgerät zum Auswählen einer bestimmten Einheit zum Überwachen eines bestimmten mit einer bestimmten Anlage assoziierten Sensors programmiert werden. Zum Beispiel, das Mobilgerät kann eine grafische Darstellung der Steuerelektronik beinhalten, in der die mehreren Einheiten der Steuerelektronik identifiziert sind. Zum Assoziieren eines bestimmten Sensors mit einer bestimmten Einheit identifiziert der Benutzer den Sensor entweder manuell über eine Benutzeroberfläche oder elektronisch mit Hilfe des elektronischen Code-Lesers. Dann wird eine bestimmte Einheit der Steuerelektronik durch Berühren der Darstellung der Einheit ausgewählt, die auf dem Mobilgerät angezeigt wird.
Das Mobilgerät kann auch zum Auswählen eines Vorgangs zum Überwachen und Analysieren von Sensorsignalen für einen bestimmten Sensor programmiert werden. Dazu wählt der Benutzer einen Vorgang und einen Sensor und sendet die Identität des gewählten Vorgangs und die Identität des bestimmten Sensors zur Elektronik. Die Steuerelektronik ist mit Vorgängen zum Überwachen und Analysieren von Sensorsignalen vorprogrammiert. Als Reaktion auf die vom Mobilgerät bereitgestellte Identität des gewählten Vorgangs konfiguriert sich die Steuerelektronik selbst, um Signale von dem gewählten Sensor auf der Basis der Identität des Vorgangs und der Identität des bestimmten Sensors wie vom Mobilgerät gesendet zu analysieren.
Das Mobilgerät wird optional auch zum Ausführen einer Sensorlinearisierungsfunktion programmiert. Der Sensor wird einem bekannten Umgebungszustand wie einer bekannten Ortsverlagerung für einen Abstandssensor ausgesetzt und das Sensorsignal wird unter diesem Zustand gemessen. Durch Aussetzen des Sensors einer Reihe von unterschiedlichen bekannten Zuständen, wie unterschiedlichen Ortsverlagerungen, und Messen des Sensorsignals für jeden unterschiedlichen Zustand können mehrere Wertepaare erzeugt werden, wie zum Beispiel ein Paar bestehend aus einem Ortsverlagerungswert und einem Sensorsignalwert. Diese Wertepaare können von der Steuerelektronik zum Ausführen einer Linearisierungsfunktion benutzt werden, so dass die Steuerelektronik die Ortsverlagerung des Sensors auf der Basis des Sensorsignals genau feststellen kann. Zum Beispiel, die Wertepaare könnten als eine Lookup-Tabelle gespeichert werden, und wenn ein Sensorsignal empfangen wird, dann könnte die Lookup-Tabelle zum Nachschlagen des Ortsverlagerungswerts benutzt werden, der dem Sensorsignal entspricht. Wenn der genaue Wert des Sensorsignals nicht in der Tabelle ist, dann könnte ein Ortsverlagerungswert entsprechend dem genauen Wert des Sensorsignals durch Interpolation festgestellt werden. Die Lookup-Tabelle kann alternativ zum Korrigieren der Sensorsignalwerte benutzt werden, um eine lineare Beziehung zwischen den Sensorsignalwerten und den Ortsverlagerungswerten zu erzeugen.
Die Linearisierungsfunktion kann auf mehrere unterschiedliche, aber ähnliche Weisen ausgeführt werden. Zum Beispiel, eine Linearisierung kann durch Speichern eines Codes, der einen bestimmten Sensor in dem Mobilgerät identifiziert, und durch Empfangen und Speichern von mehreren Ortsverlagerungswerten durchgeführt werden, die mehreren Ortsverlagerungen des bestimmten Sensors entsprechen. Dann wird ein Zeitstempel in Assoziation mit jedem Sensorortsverlagerungswert aufgezeichnet, der der Zeit entspricht, zu der der Ortsverlagerungswert erzeugt wurde. Das Mobilgerät empfängt und speichert auch mehrere Sensorsignalwerte und Zeitstempel entsprechend Größen des Sensorsignals von dem bestimmten Sensor zu mehreren Zeitpunkten. Die Zeitstempel werden zum Assoziieren der Sensorortsverlagerungswerte mit den Sensorsignalwerten benutzt, um mehrere Wertepaare zu erzeugen, wobei jedes Wertepaar einen Ortsverlagerungswert und einen Sensorsignalwert beinhaltet. Die Wertepaare werden in dem Mobilgerät gespeichert und dann zur Maschinenzustandssteuerelektronik gesendet, die zum Benutzen der Wertepaare zum Linearisieren des Sensorsignals von dem bestimmten Sensor programmiert ist. Alternativ können die Wertepaare in dem Mobilgerät zum Erzeugen von Linearisierungsinformationen benutzt werden, und die Linearisierungsinformationen können zur Steuerelektronik zur Verwendung beim Linearisieren von Sensorsignalen gesendet werden. Die Linearisierungsinformationen können eine Funktion (Formel) sein, die auf ein Sensorsignal angewendet wird, um das Sensorsignal zu linearisieren. Alternativ können die Linearisierungsinformationen eine Funktion (Formel) sein, die auf einen Sensorsignalwert angewendet werden kann, um ihn in einen Sensorortsverlagerungswert umzuwandeln.
Der hierin verwendete Begriff Linearisieren wird allgemein benutzt und bezieht sich auf die Funktion des Feststellens einer Beziehung zwischen der Größe eines von einem Sensor erfassten Parameters (z. B. Distanz) und dem Wert des Sensorsignals. Idealerweise ist die funktionelle Beziehung zwischen der erfassten Größe und dem Sensorsignal linear. In Wirklichkeit ist jedoch die Beziehung fast niemals linear. So wird zum Linearisieren eines Sensorsignals eine Anzahl von Wertepaaren für jeden Sensor festgestellt, wobei jedes Wertepaar die tatsächliche Größe des erfassten Parameters und den Wert des Sensorsignals bei der erfassten Größe beinhaltet. Diese Wertepaare werden zum Interpretieren der Sensorsignalwerte und zum genauen Feststellen der tatsächlichen Größe benutzt, die an einem bestimmten Sensorsignalwert erfasst wurde. Zum Beispiel, die Wertepaare können zum Korrigieren des Sensorsignals und zum Erzeugen eines korrigierten Sensorsignals benutzt werden, das tatsächlich eine lineare Beziehung zu der erfassten Größe hat. Dann wird das korrigierte Sensorsignal zum Feststellen der erfassten Größe mit einer linearen Konvertierungsfunktion benutzt. Alternativ können die Wertepaare zum Erzeugen einer Funktion oder einer Lookup-Tabelle benutzt werden, die zum Umwandeln eines bestimmten Sensorsignalwertes in eine bestimmte Parametergröße benutzt wird. Bei dieser alternativen Technik wird der Sensorsignalwert niemals korrigiert, um eine lineare Beziehung zwischen dem Sensorsignal und der Parametergröße zu erzeugen, sondern diese Technik oder Funktion wird auch als „Linearisierung” wie in der vorliegenden Anmeldung benutzt angesehen.
In dem oben erörterten Beispiel empfängt das Mobilgerät ein Sensorsignal oder Sensorsignalwerte und benutzt die Zeitstempel zum Korrelieren der Ortsverlagerungswerte des Sensors mit den Sensorsignalwerten. Das Mobilgerät kann jedoch auch zum Ausführen der Linearisierungsfunktion benutzt werden, ohne tatsächlich die Sensorsignalwerte zu sammeln. In einem solchen Fall wird der Sensor um einen bekannten Betrag ortsverlagert und das Mobilgerät wird zum Speichern des Ortsverlagerungswerts plus einem Zeitstempel benutzt, der die Zeit anzeigt, zu der der Sensor um den Nettobetrag ortsverlagert wurde. Gleichzeitig zeichnet die Steuerelektronik das Sensorsignal auf und erzeugt mehrere zeitgestempelte Sensorsignalwerte. Wenn das Mobilgerät eine gewünschte Anzahl von Ortsverlagerungswerten und den entsprechenden Zeitstempel für einen bestimmten Sensor gesammelt hat, dann werden diese Ortsverlagerungswerte und Zeitstempel zur Elektronik gesendet und die Steuerelektronik wird zum Korrelieren der Sensorsignalwerte und der Ortsverlagerungswerte mit den Zeitstempeln programmiert. Auf diese Weise erzeugt die Steuerelektronik mehrere Wertepaare, die jeweils einen Sensorortsverlagerungswert und einen Sensorsignalwert enthalten.
Diese Technik wird für jeden Sensortyp angewendet, der einen beliebigen Parametertyp misst, und der Ortsverlagerungsparameter wird nur als Beispiel benutzt. Zum Beispiel, ein Temperatursensor könnte auf dieselbe Weise linearisiert werden. Der Sensor würde mehreren unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt und in diesem Fall wäre der Parameter Temperatur. Der Benutzer würde die mehreren unterschiedlichen Temperaturwerte (Parameterwerte) eingeben und das Mobilgerät oder die Steuerelektronik würde den Temperatursensorsignalwert entsprechend den einzelnen Temperaturwerten erfassen. So werden mehrere Wertepaare erzeugt, wobei jedes Wertepaar eine Temperatur und einen entsprechenden Sensorsignalwert beinhaltet.
Gemäß den obigen Ausgestaltungen können Verfahren zum Linearisieren oder Kalibrieren von Sensoren wie folgt zusammengefasst werden:

1. Arbeitsablauf ohne Verbindung vom Mobilgerät zur Steuerelektronik bei der Datenerfassung im Feld:
a. gemäß einer gegebenen Liste von Ortsverlagerungswerten oder Eingeben derselben manuell an dem Mobilgerät;
b. jedes Mal den Sensor physisch um die gegebene Distanz ortsverlagern;
c. jedes Mal eine Taste auf dem Mobilgerät drücken, um den zu dieser Ortsverlagerung gehörenden aktuellen Zeitstempel zu erhalten;
d. jedes Mal ein Paar von Werten (Distanz-Zeitstempel) erstellen;
e. in den Kontrollraum gehen und verbinden und diese Paare direkt zur entsprechenden Karte der Steuerelektronik (in unserem derzeitigen Setup nicht möglich, aber evtl. möglich) oder zum PC mit installierter Machine Studio Konfigurationssoftware senden (in unserem derzeitigen Setup muss ferner einer von zwei möglichen mit der Karte verbundenen Sensoren gewählt werden);
f. entweder die Karte oder die Machine Studio Software muss historische Sensorsignalwerte mit Zeitinformationen bereitstellen (in unserem derzeitigen Setup für die Karte nicht möglich, aber evtl. möglich);
g. entweder die Karte (in unserem derzeitigen Setup nicht möglich, aber evtl. möglich) oder die Machine Studio Software muss die benötigten Paare von Werten (Distanz-Sensorsignalwert) auf der Basis der Zeitstempel erstellen;
h. entweder die Karte konfiguriert sich selbst (in unserem derzeitigen Setup nicht möglich, aber evtl. möglich) mit der neuen Linearisierungsfunktion oder die Machine Studio Software sendet die neue Konfiguration zur Karte (PC/Steuerelektronik muss zeitlich mit dem Mobilgerät synchronisiert sein).
2. Arbeitsablauf mit Verbindung (verdrahtet, drahtlos oder anderweitig) vom Mobilgerät zur Steuerelektronik bei der Datenerfassung im Feld:
a. direktes Verbinden mit der entsprechenden Steuerelektronik im Feld (IP-Adresse eingeben oder evtl. lesbaren Code an Maschine scannen);
b. die entsprechende Karte und den Sensor (einen von zwei in unserer derzeitigen Hardware) wählen, der mit der Karte verbunden ist (evtl. grafisch oder aus einer Liste oder lesbaren Code am Sensorort scannen);
c. gemäß einer gegebenen Liste von Ortsverlagerungswerten oder Eingeben derselben manuell am Mobilgerät;
d. jedes Mal den Sensor physisch um die gegebene Distanz ortsverlagern;
e. jedes Mal eine Taste auf dem Mobilgerät drücken, um ein Paar von Werten (Ortsverlagerung-Sensorsignalwert) direkt zu erstellen. Der Sensorsignalwert steht jederzeit durch die Verbindung mit der Elektronik zur Verfügung;
f. diese Paare direkt zur entsprechenden Karte der Steuerelektronik (in unserem derzeitigen Setup nicht möglich, aber evtl. möglich) oder zum PC mit installierter Machine Studio Konfigurationssoftware senden;
g. entweder konfiguriert sich die Karte selbst (in unserem derzeitigen Setup nicht möglich, aber evtl. möglich) mit der neuen Linearisierungsfunktion oder die Machine Studio Software sendet die neue Konfiguration zur Karte.

Das Mobilgerät kann auch zum Unterstützen von Wartungsoperationen für Anlagen programmiert werden. Zum Beispiel, wenn Wartung an einer bestimmten Anlage durchgeführt werden soll, während diese arbeitet, kann die Wartung einen Betriebszustand erzeugen, der als anormaler Betriebszustand erfasst würde. Gewöhnlich würde die Steuerelektronik die Sensorsignale analysieren und feststellen, dass die Anlage anormal arbeitet. So würde die Elektronik 16 gemäß ihrer Programmierung als Reaktion auf den anormalen Betriebszustand agieren. Eine Antwort kann darin bestehen, die Anlage abzuschalten, um ihren Betrieb zu stoppen. Ein Abschaltbefehl würde die Durchführung der Wartung an der Anlage stören. Um dieses Problem schnell zu überwinden, wird das Mobilgerät zum Erzeugen eines Wartungsbefehls programmiert, der mit wenigstens einer Anlage assoziiert ist. Es wird eine elektronische Taste auf dem Mobilgerät vorgesehen, um den Wartungsbefehl zu aktivieren, der dann zur Elektronik gesendet wird. Als Reaktion auf den Wartungsbefehl modifiziert die Steuerelektronik ihre Vorgänge und Programmierung, um die Ausgabe bestimmter Befehle oder Informationen zu verhindern. Zum Beispiel, die Steuerelektronik kann zum Senden eines Alarms, der anzeigt, dass eine bestimmte Anlage anormal arbeitet, und zum gleichzeitigen Senden eines Befehls zum Abschalten der bestimmten Anlage programmiert werden. Die Steuerelektronik wird jedoch so programmiert, dass sie nach dem Empfang des Wartungsbefehls einen Vorsichtshinweis ausgibt, der anzeigt, dass eine bestimmte Anlage gewartet wird und dass die Wartung verursacht, dass die Anlage anormal erscheint. In einem solchen Fall sendet die Steuerelektronik keinen Abschaltbefehl. Das Mobilgerät wird auch zum Erzeugen eines Reaktivierungsbefehls programmiert, wenn eine andere elektronische Taste gedrückt wird, und der Reaktivierungsbefehl wird zur Elektronik gesendet, die ihre Programmierung zurück auf normal ändert, und die Steuerelektronik sendet Warnungen und Abschaltbefehle gemäß ihrer ursprünglichen Programmierung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile der Erfindung treten nach Bezugnahme auf die ausführliche Beschreibung hervor, wenn sie in Verbindung mit den Figuren betrachtet wird, die nicht maßstabgetreu sind, um die Details deutlicher zu zeigen, wobei gleiche Bezugsziffern in den mehreren Ansichten gleiche Elemente anzeigen. Dabei zeigt:
1 ein etwas schematisches Schaltungsdiagramm, das ein Mobilgerät und Steuerelektronik zeigt, die mit einer Anlage verbunden ist, die einen Elektromotor, eine Pumpe und einen Sensor beinhaltet; und
2 eine etwas schematische Darstellung eines Mobilgeräts zum Kommunizieren mit der Elektronik.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nun mit Bezug auf 1, diese zeigt ein Anlagensystem 10, das ein Computersystem 12 und eine Anlage 14 beinhaltet, die in diesem Fall eine Pumpe 28 und einen Elektromotor 30 aufweist. Das Computersystem 12 beinhaltet Steuerelektronik 16, die durch einen Computerkommunikationspfad 18 mit einem externen Computer 20 und einem drahtlosen Transceiver 34 wie einem WiFi-Router über einen Kommunikationspfad 24 verbunden ist. Typischerweise sind mehrere Sensoren 26 durch Sensorkommunikationspfade 22 mit der Elektronik 16 verbunden. Die Steuerelektronik 16 ist in 1 als einzelner Kartenrack dargestellt, sie kann aber auch zahlreiche Kartenracks repräsentieren und kann Karten an zahlreichen Orten repräsentieren. Die Steuerelektronik 16 kann Maschinenzustandselektronik beinhalten, die Überwachungselektronik, prädiktive Wartungselektronik und Schutzelektronik beinhaltet, und die Steuerelektronik 16 kann natürlich Steuerfunktionen für die Anlagen 14 bereitstellen. So kann die Steuerelektronik 16 den Betrieb von Anlagen steuern, den aktuellen Betriebsstatus von Anlagen überwachen, den zukünftigen Zustand oder Wartungsanforderungen der Anlagen vorhersagen und eingreifen, um die Anlagen zu schützen, wenn anormale Betriebszustände erkannt werden. Der einzelne Sensor 26 in 1 repräsentiert einen oder mehrere Sensoren, die mit der Steuerelektronik 16 verbunden sein können. In diesem Beispiel ist der Sensor 26 neben einem Lager einer Pumpe 28 montiert und überwacht die Ortsverlagerung des Lagers, nämlich vibrationsbedingte Ortsverlagerung. Ein Mobilgerät 32 ist ebenfalls durch den drahtlosen Transceiver 34 mit der Steuerelektronik 16 verbunden. Die Kommunikationspfade 24, 22 und 18 sind vorzugsweise verdrahtete Kommunikationspfade, sie können auch andere Typen von Kommunikationspfaden einschließlich drahtloser Kommunikation und Glasfaser sein. Während der Kommunikationspfad zwischen dem Mobilgerät 32 und der Steuerelektronik 16 vorzugsweise drahtlos ist, kann auch er durch Leitungen, Glasfaser oder andere Kommunikationspfade verbunden werden.
Ein maschinenlesbarer Code 26a wie ein Strichcode oder ein Elektronikchip ist am Sensor 26 montiert und der Code 26a beinhaltet einen Code wie eine Nummer, um den Sensor 26 zu identifizieren. Ebenso wird ein maschinenlesbarer Code 28a neben dem Sensor platziert, um einen Messpunkt an der Pumpe 28 zu identifizieren. Der Messpunkt identifiziert, wo an der Pumpe eine Messung vorgenommen wird, sowie die Charakteristiken der Messung, wie das vordere Lager der Pumpe 28, eine vertikale vibrationsbedingte Ortsverlagerungsmessung. Maschinencodes 30a und 28b sind auch zum Identifizieren des Motors 30 und der Pumpe 28 vorgesehen.
Die Steuerelektronik 16 beinhaltet typischerweise mehrere Mikroprozessorbasierte Einheiten (z. B. Karten oder Spezialcomputer), die zum Überwachen von Sensoren und zum Kommunizieren mit verschiedenen anderen Geräten benutzt werden. Ein akzeptables Gerät zur Verwendung als Steuerelektronik 16 wäre ein von Emerson Process Management hergestellter CSI 6500 ATG Rack. Das Mobilgerät 32 kann mit der Steuerelektronik 16 entweder drahtlos oder über eine verdrahtete Verbindung kommunizieren. Zusätzlich kann das Gerät 32 mit dem Sensor 26 drahtlos durch die Steuerelektronik 16 kommunizieren oder kann mit dem Sensor 26 direkt über eine verdrahtete Verbindung 35 kommunizieren. Bei drahtloser Kommunikation wird ein vom Sensor 26 erzeugtes Sensorsignal zur Steuerelektronik 16 übermittelt und dann zurück zum Mobilgerät 32 geleitet, und das Mobilgerät 32 kann durch Kommunizieren durch die Steuerelektronik 16 Befehle oder Informationen zum Sensor 26 senden.
Das Mobilgerät 32 ist in 2 ausführlicher dargestellt und kann ein relativ standardmäßiges Gerät wie zum Beispiel ein Industrie-Tablet sein, dem zum Bereitstellen von Funktionalität Software- und Hardware-Merkmale hinzugefügt werden. Das Mobilgerät 32 beinhaltet einen Lautsprecher 36 zum Übertragen von Ton zum Benutzer, und ein Transceiver 38 ermöglicht drahtlose Kommunikation wie WiFi-Kommunikation. Ein Maschinencode-Leser 46 ist ein Hardware-Gerät wie eine mobile Kamera oder ein Lichtsender und -leser, der zum Lesen eines Strichcodes benutzt werden kann. Der Leser 46 kann auch andere Typen von elektronischen Lesern beinhalten, die elektronische Codes lesen können. Ein Touchscreen 42 ist zum Anzeigen von Informationen und zum Empfangen von Benutzereingabebefehlen und eine Taste 44 zum Steuern des Touchscreens 42 und zum Bereitstellen einer zusätzlichen Benutzereingabe vorgesehen. Signale können durch den Port 48 an das Mobilgerät 32 angelegt werden und Signale können zum Beispiel durch den Port 48 zu und von einem Sensor übermittelt werden.
Intelligente Inbetriebnahme
Wieder mit Bezug auf 1, das Mobilgerät 32 bietet ein praktisches Einrichten und Steuern von Sensoren 26, die typischerweise weit von der Steuerelektronik 16 entfernt sind. Zum Beispiel, beim ersten Installieren und Inbetriebnehmen der Sensoren 26 beinhaltet das Mobilgerät 32 Programmieranwendungen (Apps), die die Inbetriebnahme der Sensoren 26 unterstützen. Wenn die Sensoren installiert sind und elektronischer Code an oder nahe dem Sensor installiert ist, um den jeweiligen Sensor zu identifizieren, und auch elektronische Codes an oder nahe der Ausrüstung installiert sind, die überwacht wird. In diesem Beispiel kann der Sensor 26 einen elektronischen Code beinhalten, der beim Lesen die Nummer „01” gibt, und die Pumpe 28 hat einen elektronischen Code, der beim Lesen die Nummer „02” gibt. Die Steuerelektronik 16 kann so programmiert werden, dass sie weiß, dass der Sensor 26 mit dem Code 01 identifiziert ist und dass eine Pumpe 28 mit dem Code 02 identifiziert ist, und kann auch mit dem Ort und anderen Betriebs- und Identifikationsparametern der Pumpe 28 programmiert werden. Das Mobilgerät 32 kann zum Assoziieren eines bestimmten Sensors mit einer bestimmten Anlage und zum Bereitstellen dieser Information der Steuerelektronik 16 benutzt werden. Zum Beispiel, in diesem Fall wird das Mobilgerät 32 zum Lesen der Codes sowohl vom Sensor 26 als auch von der Pumpe 28 und zum Senden dieser beiden Codes zur Steuerelektronik 16 benutzt, so dass die beiden Codes assoziiert sind und die Steuerelektronik 16 jetzt Sensor 26 mit der Pumpe 28 assoziiert. Es ist möglich, dass die Steuerelektronik 16 zuvor manuell programmiert wurde, um Sensor 26 mit Pumpe 28 zu assoziieren. Zum Beispiel, eine Person kann den Code manuell von Sensor 26 und den Code von Pumpe 28 gelesen und notiert haben. Die Person ist dann zum Computer 20 zurückgekehrt und hat eine bestimmte Karte in der Steuerelektronik 16 programmiert, um Sensor 26 mit Pumpe 28 zu assoziieren und um die bestimmte Karte der Steuerelektronik 16 mit Sensor 26 und Pumpe 28 zu assoziieren. Dieser manuelle Vorgang ist jedoch anfällig für menschliche Fehler. So bietet der Vorgang des elektronischen Lesens der Sensorcodes und der Pumpencodes und des elektronischen Übertragens der Informationen zur Steuerelektronik 16 eine nützliche Prüfung und Verifizierung des manuellen Vorgangs.
Das Mobilgerät 32 kann auch zum Einrichten einer bestimmten Karte in der Steuerelektronik 16 benutzt werden, um den Sensor 26 auf eine bestimmte Weise je nach Situation zu überwachen. Die Steuerelektronik 16 beinhaltet zahlreiche Computeranwendungen zum Überwachen von zahlreichen unterschiedlichen Sensortypen, und jede der Anwendungen kann bestimmte Eingabetypen zum Ausführen der Überwachungsanwendung erfordern. Zum Einrichten der Steuerelektronik 16 zum Überwachen eines bestimmten Systems muss die richtige Computeranwendung gewählt werden und zum Überwachen eines bestimmten Sensors müssen der Anwendung die richtigen Parameter gegeben werden. Das Mobilgerät 32 beinhaltet die zahlreichen Überwachungsanwendungen nicht, sondern beinhaltet die Identitäten der Anwendung und hat die Fähigkeit, die für jede der von der Steuerelektronik 16 benutzten Computeranwendungen benötigten Parameter zu übermitteln. Zum Beispiel, angenommen der Sensor 26 überwacht Vibrationen eines Pumpenlagers und es ist bekannt, dass dem Ausfall des Lagers möglicherweise Vibrationen in einem bestimmten Frequenzband vorausgegangen sind. Es ist auch bekannt, dass das Lager in einer sehr geräuschvollen Umgebung mit vielen spuriösen Vibrationssignalen arbeitet, die vom Sensor 26 möglicherweise erkannt werden. So sollte der Sensor 26 durch Anwenden eines elektronischen Filters überwacht werden, so dass die Steuerelektronik 16 nur Vibrationen in einem bestimmten Frequenzband von X bis Y Hertz überwacht und einen Alarm sendet, wenn Vibrationen in diesem Frequenzband eine Obergrenze von A Einheiten übersteigen.
Wenn die Mobileinheit 32 die Codes von Sensor 26 und Pumpe 28 sendet, dann kann sie auch eine Lookup-Tabelle zum Auswählen einer bestimmten Anwendung zur Verwendung beim Überwachen des Sensors 26 benutzen. Zum Beispiel, die Mobileinheit kann eine Menüliste von Anwendungstypen bereitstellen und der Benutzer kann „Vibration” als den gewünschten Anwendungstyp auswählen. Dann wird ein Menü von unterschiedlichen Subtypen der Vibrationsanwendungen angezeigt. In diesem Fall wählt der Benutzer einen Anwendungssubtyp mit der Bezeichnung Vibrationsbandfilter, der es ermöglicht, das Eingangssignal bandzufiltern. Nach dem Wählen des Anwendungssubtyps fordert das Mobilgerät den Benutzer zur Eingabe der oberen und unteren Frequenzen des Bandfilters (X und Y) auf und fordert den Benutzer zur Eingabe der maximal zulässigen Amplitude (A) des Vibrationssignals in dem Frequenzband auf, bevor eine Warnung gesendet wird. Der Benutzer gibt dann manuell die Parameter (X, Y und A) ein und sendet diese Parameter zur Steuerelektronik zusammen mit dem den Sensor identifizierenden elektronischen Code. Die Steuerelektronik 16 benutzt dann diese Informationen, um sich selbst für eine ordnungsgemäße Überwachung des Sensors 26 zu konfigurieren. Die Verwendung des Mobilgeräts 32 zum vollständigen Einrichten der Steuerelektronik 16 zum Überwachen des Sensors 26 ist optional. Der Computer 20 kann auch zum Wählen einer Computeranwendung zum Überwachen eines bestimmten Sensors benutzt werden.
Man wird verstehen, dass es zahlreiche Möglichkeiten gibt, um das Mobilgerät 32 zum Geben von Informationen an die Steuerelektronik 16 zu benutzen. Zum Beispiel, das Gerät 32 kann zum Lesen der elektronischen Codes für mehrere Sensoren und zum Assoziieren dieser Sensoren mit den mehreren unterschiedlichen Codes für Anlagen benutzt werden. Diese Informationen können lokal in dem Gerät 32 gespeichert werden, ohne die Code-Informationen zur Steuerelektronik 16 zu senden. Nach dem Lesen einer gewünschten Anzahl von Sensoren und assoziierten Anlagen kann das Mobilgerät 32 drahtlos oder über eine verdrahtete Verbindung mit der Steuerelektronik 16 verbunden werden und alle Code-Paare können auf die Steuerelektronik 16 heruntergeladen werden, um zahlreiche Sensorcodes zu identifizieren und um einen Ausrüstungscode für jeden Sensorcode zu identifizieren.
Zusammenfassend, zum Initialisieren einer Überwachungskarte der Steuerelektronik 16 wird die intelligente Inbetriebnahmeanwendung auf dem Mobilgerät geöffnet und der Benutzer wählt die Initialisierungsanwendung. Der Benutzer scannt dann den maschinenlesbaren Code für den Sensor und die Anlage und wählt eine Überwachungskarte zum Konfigurieren, um die Überwachungsfunktion für einen bestimmten Sensor auszuführen. Vorzugsweise erscheint auf dem Mobilgerät eine grafische Darstellung der verfügbaren Karten, so dass der Benutzer einfach eine bestimmte Karte berührt, um die Befehle zum Ausführen der gewünschten Überwachungsfunktion zu empfangen. Die maschinenlesbaren Codes werden dann am Ort der Anlage gelesen. Die Codes können einen Sensoridentifikationscode und einen Anlagenidentifikationscode und möglicherweise auch andere Codes wie einen Messpunktidentifikationscode beinhalten. Das Senden der Codes ist der wesentliche Teil der Initialisierung, der vom Mobilgerät 32 durchgeführt wird. Falls jedoch gewünscht, kann das Mobilgerät 32 zum Wählen der Mess- oder Überwachungsanwendung und zum Senden der Identität der Anwendung plus den für die Anwendung benötigten Parameter zur Steuerelektronik 16 benutzt werden.
Sensorlinearisierung
Das Mobilgerät 32 wird auch zum Erleichtern der Linearisierung (Kalibrierung) jedes installierten Sensors programmiert. Zum Beispiel, ein typischer Abstandssensor gibt keine Sensorsignalausgänge, so dass eine lineare Beziehung zwischen der Größe der Ortsverlagerung und der Größe des Sensorsignals besteht. So muss die Steuerelektronik 16 mit mehreren Wertepaaren programmiert werden, die eine genaue Interpretation des Signals vom Sensor 26 ermöglichen. Jedes Wertepaar beinhaltet eine physische Ortsverlagerung des Sensors 26 und die Größe des Sensorsignals. Zum Erzeugen dieser mehreren Wertepaare muss der Benutzer physisch am Sensor 26 anwesend sein, so dass der Sensor physisch bewegt werden kann, um mehrere Ortsverlagerungen und eine entsprechende Mehrzahl von Sensorsignalen zu erzeugen. Eine Technik zum Erzeugen dieser Wertepaare besteht darin, das Mobilgerät 32 mit einer Eingangsleitung 35, die mit dem Port 48 auf dem Mobilgerät 32 verbunden ist, physisch mit dem Sensor 26 zu verbinden. Der Sensor 26 wird dann um einen bekannten ersten Betrag ortsverlagert, den der Benutzer manuell durch die Eingänge auf dem Mobilgerät 32 wie das Touch-Display 42 eingibt. Für diese Ortsverlagerung liest das Mobilgerät 32 einen ersten Sensorsignalwert und zeichnet ihn auf, um ein erstes Wertepaar zu erzeugen. Der Sensor 26 wird dann um einen bekannten zweiten Betrag ortsverlagert, den der Benutzer eingibt, und das Gerät 32 liest und speichert einen zweiten Sensorsignalwert, um ein zweites Wertepaar zu erzeugen, das lokal auf dem Mobilgerät 32 gespeichert wird. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis eine gewünschte Anzahl von Wertepaaren erzeugt und auf dem Mobilgerät 32 gespeichert ist. Danach wird die gewünschte Anzahl von Wertepaaren vom Mobilgerät zur Steuerelektronik 16 gesendet und die Steuerelektronik 16 ist so programmiert, dass sie die Wertepaare zum Linearisieren (Interpretieren) des Sensorsignals benutzt und dadurch jeden Sensor 26 = 26 genau kalibriert oder linearisiert.
Das Mobilgerät kann zum Abschließen des Linearisierungsprozesses mit geringfügig anderen Methoden benutzt werden. Zum Beispiel, das Mobilgerät kann so programmiert werden, dass der Benutzer einen mit einem bestimmten Sensor 26 assoziierten Ortsverlagerungswert manuell eingibt und diese Information sofort zur Steuerelektronik 16 sendet. Wenn die Steuerelektronik 16 den Ortsverlagerungswert empfängt, dann überwacht sie das Sensorsignal, bis sie einen stabilen Wert für diesen bestimmten Ortsverlagerungswert feststellt. Dann erzeugt und speichert sie ein Wertepaar, das einen Ortsverlagerungswert und einen Sensorsignalwert beinhaltet. Wenn das Wertepaar festgestellt und gespeichert ist, dann sendet die Steuerelektronik 16 ein Signal zum Mobilgerät, das anzeigt, dass sie für den nächsten Ortsverlagerungswert bereit ist. Der Benutzer bewegt dann physisch den Abstandssensor zu einem zweiten bekannten Ortsverlagerungswert und gibt diesen zweiten bekannten Ortsverlagerungswert manuell ein und sendet ihn zur Elektronik 16. Es wird wiederum von der Steuerelektronik 16 ein Wertepaar festgestellt und gespeichert und der Vorgang wiederholt sich, bis eine bestimmte Anzahl von Wertepaaren von der Steuerelektronik 16 gespeichert ist.
Eine Variation des oben beschriebenen Vorgangs kann lokal dadurch erzielt werden, dass das Mobilgerät 32 zum drahtlosen Kommunizieren mit der Steuerelektronik 16 und zum Empfangen der Sensorsignalwerte von der Steuerelektronik 16 benutzt wird. So empfängt das Mobilgerät, wenn der Benutzer manuell einen Ortsverlagerungswert in das Mobilgerät 32 eingibt, gleichzeitig einen Sensorsignalwert von der Steuerelektronik 16 für diesen bestimmten Sensor und zeichnet ein Wertepaar auf, nämlich den Ortsverlagerungswert und den Sensorsignalwert. Das Mobilgerät kann dann zum Wiederholen dieses Vorgangs benutzt werden, bis eine gewünschte Anzahl von Wertepaaren in dem Mobilgerät 32 erzielt ist. Der Vorgang kann auch für eine Anzahl von Sensoren wiederholt werden und alle Wertepaare für alle Sensoren können im Mobilgerät 32 gespeichert werden. Schließlich lädt der Benutzer alle Wertepaare und Sensoridentitäten auf die Steuerelektronik 16 herauf und die Steuerelektronik 16 benutzt die Wertepaare und Sensoridentitäten zum Kalibrieren oder Interpretieren der Sensorsignale von jedem Sensor.
In einer anderen Variation der oben beschriebenen Technik wird das Mobilgerät zum Sammeln einer Anzahl von unterschiedlichen Ortsverlagerungswerten und Zeitstempeln benutzt. Zum Beispiel, ein Benutzer geht zu einem Sensor 26 und verlagert den Sensor physisch um einen ersten bekannten Betrag. Der Benutzer gibt auch manuell den sowohl mit dem bestimmten elektronischen Sensorcode als auch mit einem Zeitstempel assoziierten ersten Ortsverlagerungswert ein. Der Benutzer verlagert dann physisch den Sensor um einen zweiten bekannten Betrag, gibt den zweiten bekannten Ortsverlagerungswert in das Mobilgerät 32 ein und assoziiert diesen zweiten bekannten Ortsverlagerungswert mit dem elektronischen Sensorcode und einem aktuellen Zeitstempel. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis eine gewünschte Anzahl von Ortsverlagerungswerten und Zeitstempeln für einen bestimmten Sensor gesammelt wurde. Dann kann der Vorgang für jeden Sensor wiederholt werden, für den Linearisierung gewünscht wird. Schließlich verbindet der Benutzer das Mobilgerät 32 mit der Steuerelektronik 16 über eine verdrahtete oder drahtlose Verbindung und lädt die Sensorcodes, die Ortsverlagerungswerte und die Zeitstempel herauf.
Gleichzeitig mit dem Sammeln der Ortsverlagerungswerte und Zeitstempel wie oben beschrieben überwacht die Steuerelektronik 16 konstant die Sensorsignale von allen Sensoren und korreliert die Sensorsignale mit Zeit, um dadurch mehrere zeitgestempelte Sensorsignalwerte zu erzeugen. Die Steuerelektronik 16 erzeugt so eine Datenbank von Sensorsignalwerten und Zeitstempeln für jeden Sensor. Wenn die Daten vom Mobilgerät 32 auf die Steuerelektronik 16 heraufgeladen sind, dann korreliert die Steuerelektronik 16 die Ortsverlagerungswerte vom Mobilgerät 32 mit den von der Steuerelektronik 16 erkannten Sensorsignalwerten mittels der Zeitstempel. Mit anderen Worten, für jeden Sensor zeichnet die Steuerelektronik 16 einen bestimmten Ortsverlagerungswert für einen bestimmten Sensor auf und stellt den Zeitpunkt, zu dem dieser Ortsverlagerungswert eingegeben wurde, fest. Dann benutzt sie ihre eigene Datenbank zum Identifizieren des bestimmten Sensors und stellt den Wert des Sensorsignals zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ortsverlagerungswert eingegeben wurde, fest. Dann wird ein Wertepaar für den bestimmten Sensor erzeugt und gespeichert. Dieser Vorgang wird für jeden von dem Mobilgerät 32 gesendeten Ortsverlagerungswert wiederholt und es werden mehrere Wertepaare zur Verwendung beim Kalibrieren oder Linearisieren dieses bestimmten Sensors erzeugt. Der Vorgang wird für jeden der Sensoren der Sensorcodes durchgeführt, die vom Mobilgerät 32 gesendet wurden, und dadurch werden mehrere unterschiedliche Sensoren kalibriert.
Während der Vorgang des Benutzens von Zeitstempeln anfänglich komplizierter erscheinen mag, wird man verstehen, dass er wahrscheinlich der praktischste Vorgang für den Einsatz im Feld ist. Der Benutzer muss lediglich einen bestimmten Sensor um einen bekannten Betrag verlagern und dann die Identität des Sensors und den bekannten Ortsverlagerungsbetrag eingeben. Dieser einfache Vorgang wird mehrere Male für jeden Sensor wiederholt und es wird rasch eine Datenbank für Ortsverlagerungswerte und Zeitstempel erzeugt, ohne die Notwendigkeit, das Mobilgerät 32 mit dem Sensor zu verbinden oder mit der Steuerelektronik 16 zu kommunizieren.
Zusammenfassend, zum Linearisieren eines Sensors öffnet ein Benutzer die intelligente Inbetriebnahmeanwendung auf dem Mobilgerät 32 und wählt die Linearisierungssubanwendung. Der Benutzer verbindet auch das Mobilgerät 32 mit der Benutzersteuerelektronik 16 und das Mobilgerät wird zum Scannen des maschinenlesbaren Codes oder zum Eingeben eines Codes und Senden des Codes zur Steuerelektronik 16 benutzt, die eine Überwachungskarte auf der Basis des Sensorcodes wählt. Alternativ kann der Benutzer eine Karte in der Steuerelektronik 16 mit einer grafischen Darstellung der Karte wählen. Der Benutzer justiert dann den Sensor manuell auf eine bestimmte Ortsverlagerung und gibt diesen Ortsverlagerungswert in die Anwendung des Mobilgeräts ein. Die Anwendung des Mobilgeräts ruft dann die resultierende Spannung direkt oder indirekt durch die Steuerelektronik 16 vom Sensor 26 ab. Dann wird ein Wertepaar im Mobilgerät 32, in der Elektronik 16 oder in beiden gespeichert. Die obigen Schritte werden wiederholt, bis eine gewünschte oder notwendige Menge an Paaren eingegeben ist, und wenn alle Wertepaare zur Steuerelektronik 16 gesendet sind, kann der Benutzer die Steuerelektronik 16 anweisen, ihre Anwendung zum Linearisieren des Sensors auf der Basis der Wertepaare zu konfigurieren. Diese Kommunikation kann vom Mobilgerät 32 oder vom Computer 20 erzielt werden. Der Sensor wird dann in der Steuerelektronik 16 als linearisierter Sensor im Betriebszustand identifiziert.
Schaltmodusbetrieb
Die intelligente Inbetriebnahme-Mobilanwendung ist auch so programmiert, dass sie eine Schaltmodus-Subanwendung beinhaltet, die es einem Benutzer ermöglicht, eine oder eine Gruppe von oder alle Überwachungskarten der Steuerelektronik 16 in einen bestimmten vordefinierten Modus zu setzen, wie zum Beispiel einen Hochfahr/Abschalt-Modus. Der Schaltmodusbetrieb kann durch einen einzigen Tastendruck nach dem Definieren des Modus durchgeführt werden. Zum ursprünglichen Einrichten der Anwendung wird die intelligente Inbetriebnahmeanwendung geöffnet und es wird eine Wartungssubanwendung gewählt. Während des Einrichtungsvorgangs werden eine oder mehrere Karten von einem oder mehreren Kartenracks in der Steuerelektronik 16 für den Schaltmodusbetrieb gewählt. Als Nächstes wird der Wartungsmodus durch Wählen einer Anwendung definiert, die verhindert, dass die Maschine nach dem Drücken der Schaltmodustaste abgeschaltet wird.
Nach dem Definieren des Schaltmodusbetriebs kann dieser aktiviert werden, indem einfach die Wartungssubanwendung gewählt und die Taste gedrückt wird. Alle zuvor identifizierten Karten werden angewiesen, in den vordefinierten Wartungsmodus zu gehen, und es wird verhindert, dass die mit diesen Karten assoziierten Anlagen während der Wartung abschalten. Nach dem Durchführen von Wartung, Inspektion oder einem anderen Vorgang möchte der Benutzer typischerweise den Standardüberwachungs- und -schutzmodus aller Überwachungskarten in den Racks der Steuerelektronik 16 reaktivieren. Dazu wird wieder die Wartungssubanwendung gewählt und eine der angezeigten Tasten ist eine Schutzmodustaste, die gedrückt werden kann, um den Standardschutz- und -überwachungsmodus aller Karten in der Steuerelektronik 16 zu reaktivieren.
Die obige Beschreibung von bevorzugten Ausgestaltungen dieser Erfindung wurde zwecks Illustration und Beschreibung gegeben. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form begrenzen. Offensichtliche Modifikationen oder Variationen sind im Hinblick auf die obigen Lehren möglich. Die Ausgestaltung wird in dem Bemühen gewählt und beschrieben, die beste Illustration der Grundsätze der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung zu geben, um dadurch die durchschnittliche Fachperson zu befähigen, die Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen und mit verschiedenen Modifikationen zu nutzen, wie sie für den jeweiligen vorgesehenen Gebrauch geeignet sind. Alle solche Modifikationen und Variationen fallen in den Rahmen der Erfindung wie durch die beiliegenden Ansprüche bestimmt, wenn diese in der Breite interpretiert werden, die fairerweise, gesetzesgemäß und ausgewogen gerechtfertigt ist.

Claims

Vorrichtung zum Überwachen von Anlagen, die Folgendes umfasst: Sensoren, die an den Anlagen angeordnet sind, um Sensorsignale entsprechend Charakteristiken der Anlagen zu erzeugen; Steuerelektronik, die mit den Sensoren verbunden ist, zum Empfangen und Analysieren der Sensorsignale und zum Senden von Informationen und Befehlen; ein Mobilgerät zum Kommunizieren mit der Steuerelektronik und den Sensoren; wobei das Mobilgerät einen Eingang hat und konfiguriert und programmiert ist zum: a. Empfangen von Standortdaten von dem Eingang, wobei die Standortdaten Sensoridentität, Anlagenidentität und Sensorsignalen entsprechen, b. Übermitteln der Standortdaten zu der Elektronik, und c. Erzeugen und Übermitteln von mobilen Steuersignalen zur Steuerelektronik auf der Basis von durch den Eingang des Mobilgeräts gemachten Benutzereingaben; wobei die Steuerelektronik wie folgt konfiguriert und programmiert ist: a. mit Anlagendaten entsprechend den Identitäten und Orten der Sensoren, Identitäten der Anlagen, akzeptablen Zuständen der Anlagen und anormalen Zuständen der Anlagen, b. zum Analysieren der Sensorsignale und Feststellen des Zustands der Anlagen auf der Basis der Anlagendaten, c. zum Senden von (1) Befehlen und/oder (2) Informationen, wenn ein festgestellter Zustand einer Anlage ein anormaler Zustand ist, d. zum Empfangen und Analysieren der Standortdaten und der mobilen Steuersignale, e. zum Modifizieren des (1) Sendens der Befehle und/oder (2) der Analyse der Sensorsignale auf der Basis von einem oder mehreren der Standortdaten und der mobilen Steuersignale.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner drahtlose Transceiver zum Bereitstellen von drahtlosen Kommunikationen zwischen dem Mobilgerät und der Elektronik umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: Zeichen, die eine Sensoridentität anzeigen, bereitgestellt auf oder nahe einem oder mehreren der Sensoren; und wobei der Eingang des Mobilgeräts einen elektronischen Eingang beinhaltet, der die Zeichen lesen und dem Mobilgerät die Sensoridentität übermitteln kann.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Zeichen maschinenlesbarer Code sind, der einen Elektronikchip umfassen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mobilgerät ferner zum Initialisieren der Funktion der Steuerelektronik mit Bezug auf eine bestimmte Anlage konfiguriert und programmiert ist durch: a. Identifizieren der bestimmten Anlage und eines oder mehrerer assoziierter Sensoren, und b. Senden von Informationen zu der Steuerelektronik unter Angabe der Identität der jeweiligen Anlage und der assoziierten Sensoren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mobilgerät ferner zum Initialisieren der Funktion der Steuerelektronik mit Bezug auf eine bestimmte Anlage konfiguriert und programmiert ist durch: a. Identifizieren der bestimmten Anlage und eines oder mehrerer assoziierter Sensoren, b. Senden von Informationen zu der Steuerelektronik unter Angabe der Identität der bestimmten Anlage und der assoziierten Sensoren, und c. Konfigurieren der Steuerelektronik zum Überwachen der assoziierten Sensoren der bestimmten Anlage.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei: a. die Steuerelektronik mehrere Mikroprozessor-basierte Einheiten beinhaltet, die zum Überwachen von Signalen von den Sensoren programmiert sind; und b. das Mobilgerät zum Konfigurieren einer bestimmten Einheit zum Überwachen der Sensorsignale eines Sensors programmiert ist, der mit der bestimmten Anlage assoziiert ist, auf der Basis von Benutzereingaben in das Mobilgerät.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei: a. das Mobilgerät zum Auswählen eines Vorgangs zum Überwachen und Analysieren von Sensorsignalen für einen bestimmten Sensor als Reaktion auf eine Benutzereingabe und zum Senden der Identität des gewählten Vorgangs und der Identität des bestimmten Sensors zur Elektronik programmiert ist; und b. die Steuerelektronik mit Vorgängen zum Überwachen und Analysieren von Sensorsignalen programmiert ist und zum Wählen eines Vorgangs und zum Selbstkonfigurieren zum Analysieren von Signalen von dem bestimmten Sensor auf der Basis der Vorgangsidentität und der Identität des vom Mobilgerät gesendeten bestimmten Sensors programmiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: a. ein maschinenlesbarer Code an jedem Sensorort platziert wird, der eine Nummer, die den Sensor identifiziert, und einen Code enthält, der einen Messpunkt auf einer Anlage identifiziert, und b. der Eingang des Mobilgeräts einen Code-Leser zum Lesen des maschinenlesbaren Codes und zum Feststellen des den Sensor identifizierenden Codes beinhaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mobilgerät zum Ausführen einer Sensorlinearisierungsfunktion programmiert ist durch: a. Speichern eines einen bestimmten Sensor identifizierenden Codes; b. Empfangen und Speichern von mehreren Sensorparameterwerten entsprechend einem von dem bestimmten Sensor erfassten Parameter; c. Empfangen und Speichern von mehreren Sensorsignalwerten entsprechend Größen des Sensorsignals von dem bestimmten Sensor zu mehreren Zeitpunkten; d. Assoziieren von Sensorparameterwerten mit Sensorsignalwerten zum Erzeugen von mehreren Wertepaaren; e. Speichern der mehreren Wertepaare in dem Mobilgerät; und f. Senden von Linearisierungsinformationen zur Steuerelektronik, die (1) Wertepaare oder (2) Informationen auf der Basis der Wertepaare beinhalten; wobei die Steuerelektronik zum Benutzen der Linearisierungsinformationen zum Linearisieren des Sensorsignals von dem bestimmten Sensor programmiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mobilgerät und die Steuerelektronik zum Ausführen einer Linearisierungsfunktion programmiert sind durch: Identifizieren von mehreren Sensoren und Speichern der Identitäten der Sensoren in dem Mobilgerät zum Erzeugen einer Sensoridentifikation für jeden identifizierten Sensor; Empfangen und Speichern von mehreren Sensorparameterwerten und Zeitstempeln, wobei jeder Sensorparameterwert mit einer Sensoridentifikation und einem Zeitstempel assoziiert ist; Speichern von mehreren Sensoridentifikationen in der Steuerelektronik; Empfangen und Speichern von mehreren Sensorsignalwerten und Zeitstempeln in der Steuerelektronik, wobei jeder der Sensorsignalwerte mit einem Zeitstempel und einer Sensoridentifikation assoziiert ist, Senden von Linearisierungsdaten vom Mobilgerät zur Steuerelektronik, wobei die Linearisierungsdaten die mehreren Sensorparameterwerte, eine assoziierte Sensoridentifikation für jeden Sensorparameterwert und einen assoziierten Zeitstempel für jeden Sensorparameterwert beinhalten; Benutzen der mit den Sensorparameterwerten assoziierten Zeitstempel und Sensoridentifikationen und der mit den Sensorsignalwerten assoziierten Zeitstempel und Sensoridentifikationen zum Korrelieren der Sensorparameterwerte mit den Sensorsignalwerten, um dadurch einen Sensorsignalwert mit einem Sensorparameterwert zu assoziieren, um mehrere Wertepaare für mehrere Sensoridentifikationen zu erzeugen; und Benutzen der Wertepaare zum Interpretieren des Sensorsignals von jedem identifizierten Sensor, so dass die Wertepaare zum Linearisieren der Korrelation zwischen Sensorparametern und Sensorsignalwerten für jeden der identifizierten Sensoren benutzt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Mobilgerät und die Steuerelektronik zum Ausführen einer Linearisierungsfunktion konfiguriert sind durch: Bereitstellen von Kommunikation zwischen dem Mobilgerät und der Steuerelektronik; Identifizieren eines Sensors mit dem Mobilgerät und Übermitteln der Identität des Sensors vom Mobilgerät zur Steuerelektronik; Empfangen, auf dem Mobilgerät, von mehreren Parameterwerten für den Sensor und Senden jedes Parameterwertes vom Mobilgerät zur Steuerelektronik; Empfangen, an der Steuerelektronik, eines Sensorsignals vom Sensor und Speichern eines Wertes des Sensorsignals und eines Sensorparameterwertes, der vom Mobilgerät empfangen wurde, so dass mehrere Wertepaare erzeugt werden, wobei jedes Wertepaar einen Sensorparameterwert und einen Sensorsignalwert enthält; und Benutzen der Wertepaare zum Linearisieren der Korrelation zwischen Sensorparametern und Sensorsignalwerten für den Sensor.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: a. das Mobilgerät zum Erzeugen eines mit wenigstens einer Anlage assoziierten Wartungsbefehls als eines der mobilen Steuersignale programmiert ist, und b. die Steuerelektronik zum Antworten auf den Wartungsbefehl durch Modifizieren der Programmierung der Steuerelektronik programmiert ist, um das Senden eines bestimmten Befehlstyps zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei: a. das Mobilgerät zum Erzeugen eines mit wenigstens einer Anlage assoziierten Reaktivierungsbefehls als eines der mobilen Steuersignale programmiert ist, b. die Steuerelektronik zum Antworten auf den Reaktivierungsbefehl programmiert ist, um das Senden des bestimmten Befehlstyps zuzulassen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der bestimmte Befehlstyp ein Abschaltbefehl ist, der das Abschalten des Betriebs einer Anlage bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerelektronik ferner wenigstens eines aus prädiktiver Wartungselektronik, Schutzelektronik, Überwachungssteuerelektronik und Steuerelektronik umfasst.
Verfahren zum Überwachen von Anlagen, das Folgendes beinhaltet: Anordnen von Sensoren an den Anlagen zum Erzeugen von Sensorsignalen entsprechend Charakteristiken der Anlagen; Empfangen und Analysieren der Sensorsignale mit Steuerelektronik und Senden von Informationen und Befehlen auf der Basis der Analyse der Sensorsignale; Kommunizieren mit der Steuerelektronik und den Sensoren mit einem Mobilgerät; Empfangen von Standortdaten im Mobilgerät, wobei die Daten Sensoridentität, Anlagenidentität und Sensorsignalen entsprechen; Übermitteln der Standortdaten vom Mobilgerät zur Elektronik; Erzeugen und Übermitteln von mobilen Steuersignalen vom Mobilgerät zur Steuerelektronik auf der Basis von Benutzereingaben in das Mobilgerät; Analysieren der Sensorsignale anhand der Steuerelektronik und Feststellen des Zustands der Anlagen auf der Basis der Anlagendaten; Senden von (1) Befehlen und/oder (2) Informationen, wenn ein festgestellter Zustand einer Anlage ein anormaler Zustand ist; Empfangen und Analysieren der Standortdaten und der mobilen Steuersignale mit der Elektronik; und Modifizieren des (1) Sendens der Befehle und/oder (2) der Analyse des Sensorsignals auf der Basis von einem oder mehreren der Standortdaten und der mobilen Steuersignale.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes beinhaltet: Benutzen des Mobilgeräts zum weiteren Konfigurieren und Programmieren der Steuerelektronik zum Initialisieren der Steuerelektronik mit Bezug auf eine bestimmte Anlage durch: a. Identifizieren der bestimmten Anlage und eines oder mehrerer mit der bestimmten Anlage assoziierter Sensoren, um die Identität der bestimmten Anlage und der assoziierten Sensoren zu erzeugen; b. Senden von Informationen vom Mobilgerät zur Steuerelektronik unter Angabe der Identität der bestimmten Anlage und der assoziierten Sensoren; c. Konfigurieren der Steuerelektronik zum Überwachen der assoziierten Sensoren der bestimmten Anlage anhand der gesendeten Informationen.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes beinhaltet: Speichern eines Codes, der einen bestimmten Sensor im Mobilgerät identifiziert; Empfangen und Speichern mehrerer Sensorparameterwerte im Mobilgerät, wobei die Sensorparameterwerte einem von dem bestimmten Sensor erfassten Parameter entsprechen; Aufzeichnen eines Zeitstempels in Assoziation mit jedem Parameterwert entsprechend der Zeit, zu der jeder Parameterwert erzeugt wurde; Empfangen und Speichern von mehreren Sensorsignalwerten und Zeitstempeln entsprechend den Größen des Sensorsignals von dem bestimmten Sensor zu mehreren Zeitpunkten; Benutzen der Zeitstempel zum Assoziieren von gespeicherten Sensorparameterwerten mit gespeicherten Sensorsignalwerten, um mehrere Wertepaare zu erzeugen, wobei jedes Wertepaar einen Sensorparameterwert und einen Sensorsignalwert beinhaltet; und Benutzen der Wertepaare zum Konfigurieren der Programmierung der Steuerelektronik, um das Sensorsignal von dem bestimmten Sensor zu linearisieren.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes beinhaltet: Erzeugen eines Wartungsbefehls mit dem Mobilgerät und Senden des Wartungsbefehls zur Elektronik; und Antworten auf den Wartungsbefehl mit dem Modifizieren der Programmierung der Steuerelektronik, um das Senden eines bestimmten Befehlstyps zu verhindern.