CN113168153B - 用于监视至少一个驱动组件的运行的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监视至少一个驱动组件(4)的运行的方法。为了改进监视的速度和安全性而提出：将涉及至少一个驱动组件(4)的运行和/或至少一个驱动组件(4)的数据传输至中央信息技术基础设施(10)，其中，在中央信息技术基础设施(10)内将被传输的数据与至少一个驱动组件(4)的模型(14)相关联，其中，将至少一个虚拟组件的模型(16)与至少一个驱动组件(14)的模型(14)相关联，其中，借助于模型(14、16)的相关性得出驱动组件(4)的运行状态。

Description

用于监视至少一个驱动组件的运行的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于监视至少一个驱动组件的运行的方法。
本发明还涉及一种用于监视至少一个驱动组件的运行的系统。
此外，本发明涉及一种用于在中央信息技术(IT)基础设施中运行时执行这种方法的计算机程序。
另外，本发明涉及一种具有这种计算机程序的计算机程序产品。
背景技术
在数字化和使用尤其基于云的开放的物联网(IoT)系统的范畴内，将不同类型组件的数据记录和存储。例如将关于相应组件的数据以列表形式设置。这种设置没有反映功能关系。
尤其对于驱动技术系统而言，驱动系的组件数据的功能链接是有意义的，以便快速且可靠地得出例如问题或干扰情况的测量值、故障诊断和功能关联。测量数据的即时和广泛的可比性提高了诊断能力以及整个系统中各个组件的误差之间的相关性的识别。
公开文献EP 3 322 088 A1描述一种用于监视具有转子、定子和机器壳体的旋转电机的运行的方法，在该机器壳体中容纳转子和定子。为了实现在不对旋转电机进行结构改变的情况下执行该方法而提出：在机器壳体之外测量定子的第一物理变量和转子的第二物理变量，其中，从第一物理变量和第二物理变量得出旋转电机的至少一个状态变量。
公开文献EP 3 118 605 A1描述一种用于监视具有轴部段的轴承系统、特别是电机的轴承系统的方法。检测施加到轴部段上的第一转矩和由轴部段施加的第二转矩。形成第一转矩与第二转矩的差，并且如果该差大于第一极限值则识别出误差。
公开文献US 2018/0106261 A1描述一种方法，该方法包括以下步骤：利用与压缩机运行关联的物理方面的、基于行为的建模和基于结构的建模来检测压缩机是否具有故障；诊断每个已识别的故障以确定故障的一个或多个原因；并且评估每个诊断出的故障以评估故障的显著性。
公开文献US 2012/0239348 A1描述一种用于监视机械驱动系的功能作用的方法。该方法包括从与机械驱动系耦联的电机的至少一个相获取电压和电流信号。该方法还包括基于所获取的电压和电流信号将具有非正弦式通量分布的电机表示为多个与谐波等级相对应的正弦分布的虚拟电机的组合。此外，该方法包括确定转矩曲线，该转矩曲线与正弦分布的虚拟电机的一个或多个组合相关联。最后，该方法包括基于转矩曲线或转矩频谱检测机械驱动系中的异常情况的存在。
发明内容
发明的基本目的是提出一种用于监视至少一个驱动组件的运行的方法，该方法提供了改进的速度和安全性。
该目的通过一种用于监视至少一个驱动组件的运行的方法来实现，其中，将涉及至少一个驱动组件的运行和/或至少一个驱动组件的数据传输至中央信息技术基础设施，其中，在中央信息技术基础设施内将被传输的数据与至少一个驱动组件的模型相关联，其中，将至少一个虚拟组件的模型与至少一个驱动组件的模型相关联，其中，虚拟组件的模型模仿与驱动组件电连接或机械连接的组件的技术行为，其中，借助于模型的相关性得出驱动组件的运行状态。
此外，该目的通过一种用于监视至少一个驱动组件的运行的系统来实现，该系统具有：用于将涉及至少一个驱动组件的运行和/或至少一个驱动组件的数据传输至中央信息技术基础设施的设备；在中央信息技术基础设施内的、至少一个驱动组件的模型，至少一个驱动组件的被传输的数据与该模型相关联；至少一个虚拟组件的模型，该模型与至少一个驱动组件的模型相关联，其中，虚拟组件的模型模仿与驱动组件电连接或机械连接的组件的技术行为；和，评估单元，该评估单元设置用于借助模型的相关性得出驱动组件的运行状态。
该目的还通过一种计算机程序来实现，其用于在中央信息技术基础设施中运行时执行这种方法。
该目的还通过一种计算机程序产品来实现，其具有这种计算机程序。
上文列举的关于该方法的优点和优选设计方案可转用于该系统、计算机程序和计算机程序产品。
本发明基于以下构思：通过将数据传输至中央信息技术基础设施并且在那里与相对应的模型相关联，尽可能快且可靠地说明涉及驱动系统中的至少一个驱动组件和/或至少一个驱动组件的运行的数据。驱动系统例如具有至少一个保护系统、保险装置、变压器、滤波器、转换器、马达、变速器和/或负载。中央信息技术基础设施例如是至少一个本地计算机系统和/或至少一个尤其基于云的开放的物联网系统。中央信息技术基础设施提供存储空间、计算能力和/或应用软件。在物联网系统中经由因特网将存储空间、计算能力和/或应用软件作为服务提供。特别地，相应的模型反映驱动组件的技术行为。此外，将至少一个虚拟组件的模型与至少一个驱动组件的模型相关联。通过关联建立模型之间的功能链接。特别地，虚拟组件的模型模仿与驱动组件电连接或机械连接的组件的技术行为。虚拟组件的模型例如由用户或自动地关联。例如，驱动组件是发电机，并且虚拟组件的模型反映涡轮机的表现。借助于模型的关联得出驱动组件的运行状态。通过模型的功能链接和相关性来改进在故障诊断时的可靠性并且缩短在出现故障时的反应时间。此外，简化了至少一个驱动组件的维护。
在一个优选的实施方式中，涉及至少一个驱动组件的数据包括独有的产品标识。独有的产品标识例如是序列号，序列号不仅标识产品类型，还标识产品类型的可能的个性化的设计。通过独有的产品标识，可以将具有至少一个个性化的技术参数的相应驱动组件的模型存储在中央信息技术基础设施中，从而可以通过模型非常精确地反映驱动组件。
特别有利的是，根据独有的产品标识自动地关联至少一个驱动组件的模型。例如，将该模型与数据库中的序列号单一地关联。通过自动的关联加速了数据处理并且提高了操作友好性。
在另一个有利的设计方案中，在得出驱动组件的运行状态时使用至少一个特性曲线。特性曲线与驱动组件的模型和/或至少一个另外的、尤其虚拟的组件的模型相关联。特别地，特性曲线反映驱动组件与至少一个参数相关的技术特性。例如，将转速与转矩特性用于异步电机。可选地，使用反映多维参数相关性的特性曲线族。通过使用特性曲线，可以快速且可靠地得出组件的复杂的技术行为。
在一个优选实施方式中，涉及至少一个驱动组件的运行的数据的至少一部分数据由至少一个传感器得出。通过使用传感器改进监视驱动系统中的至少一个驱动组件的可靠性。特别地改善了故障诊断。
特别有利的是，由至少一个传感器测量温度、振动和/或磁场。这种传感装置能在没有对驱动组件进行结构改变的情况下使用并且实现可靠且精确的测量。
在一个优选的设计方案中，根据至少一个传感器的数据得出用于至少一个运行参数的实际值，其中，根据模型的相关性得出用于至少一个运行参数的额定值，其中，从至少一个运行参数的额定值和实际值得出驱动组件的运行状态。通过在包含所测量的传感器数据的情况下的、功能链接的模型的相关性来改进监视驱动组件运行的可靠性。
特别有利的是，借助于至少一个参照运行得出驱动组件的运行状态。例如，将至少一个额定值和实际值相互比较以得出运行状态。这种参照运行可简单地实施，其中可以快速且可靠地确定有错误的运行状态。
在另一个有利的设计方案中，至少一个驱动组件设计为旋转电机，其中，涉及至少一个旋转电机的运行的数据包括至少一个转速和/或转矩。转速和/或转矩证实为能简单且可靠地表征旋转电机的运行。
在另一个有利的实施方式中，至少一个驱动组件设计为转换器，其中，涉及至少一个转换器的运行的数据包括转换器的至少一个中间电路电压和/或输入电流。中间电路电压和/或输入电流证实为能简单和可靠地表征转换器的运行。
特别有利的是，数据被至少部分地从能以光学方式读取的代码读取。能以光学方式读取的代码例如是条形码、QR(快速反应)码或数据矩阵代码。这种能以光学方式读取的代码能被快速且简单地读取。
在一个优选的实施方式中，将数据至少部分地经由网络接口传输至中央信息技术基础设施。例如，借助于以太网接口或无线地经由WiFi(无线局域网)进行数据传输。经由网络接口的数据传输简单且安全。
在另一个有利的设计方案中，以图形方式展示标识驱动组件的运行状态的至少一个变量。通过以图形方式展示改善了可观性，从而缩短了在出现故障时的反应时间。
附图说明
在下文中，根据附图中所示的实施例更详细地描述和阐述本发明。
附图示出：
图1示出用于监视驱动组件的运行的系统的第一实施方式的方框图，和
图2示出用于监视驱动组件的运行的系统的第二实施方式的方框图。
下文阐述的实施例是本发明的优选的实施方式。在实施例中，实施方式所描述的组件分别表示本发明的各个可彼此独立地考虑的特征，特征也分别彼此独立地改进本发明，进而也可单独地或以与所示不同的组合当作本发明的组成部分。此外，所描述的实施方式也可以通过本发明的已经描述的其他特征来补充。
在不同的附图中，相同的附图标记具有相同的含义。
具体实施方式
图1示出用于监视驱动组件4的运行的系统2的方框图。驱动组件4设计为马达，该马达与设计为泵的负载设备6连接并且用于驱动负载设备6。
驱动组件4具有设备8，该设备将涉及驱动组件4和/或驱动组件4的运行的数据传输至中央信息技术基础设施10。这种设备8例如是传感器箱，该传感器箱经由通信接口提供由该传感器箱检测到的数据，尤其提供给中央信息技术基础设施10。中央信息技术基础设施10例如是至少一个本地的计算机系统和/或至少一个尤其基于云的开放的物联网系统。中央信息技术基础设施10提供存储空间、计算能力和/或应用软件。在物联网系统中，经由因特网将存储空间、计算能力和/或应用软件作为服务提供。涉及驱动组件4的数据包括独有的产品标识、例如序列号。涉及驱动组件4的运行的数据还包括由至少一个传感器12得出的传感器数据。传感器12设计为温度传感器、振动传感器和/或磁场传感器。特别地，借助振动传感器检测震动，该震动包含与转子转速相关的频率份额，从而借助于震动数据例如可以得出转子转速。磁场传感器例如检测定子频率和/或转差频率。
将数据至少部分地经由网络接口N传输至中央信息技术基础设施10。例如，数据传输借助于以太网接口或无线地经由WiFi进行。可选地，数据的至少一部分、例如驱动组件4的序列号经由能以光学方式读取的代码的读取设备被读取。能以光学方式读取的代码例如是条形码、QR码或数据矩阵代码，其中，读取设备例如是智能电话或具有相机的平板电脑。可选地，能以光学方式读取的代码包括传感器数据的至少一部分并且动态变化，使得能以光学方式读取的代码的传感器数据的一部分经由读取设备传输至中央信息技术基础设施10。可动态变化的代码可以显示在显示器或电子纸上。
在中央信息技术基础设施10中，根据被传输的序列号尤其自动地关联驱动组件4的模型14，其中，序列号限定独有的模型14。驱动组件4的独有的模型14是与该具体的序列号相关联并且具有至少一个个性化的技术参数、例如运行功率范围的模型14。
将虚拟组件的模型16与驱动组件4的模型14相关联，其中，虚拟组件反映负载设备6的技术特性。模型14、16被存储在中央信息技术基础设施10中的模型数据库18中并能被从那里调用。例如，虚拟组件的模型16包括设计为泵的负载设备6的至少一个泵特性曲线。虚拟组件的模型16可选地包括与至少一个泵特性曲线相关的公差带。例如，虚拟组件的关联由用户手动地进行或自动地进行，例如根据存储在中央信息技术基础设施10中的、序列号的数据进行。
借助于传感器数据得出用于驱动组件4的至少一个运行参数的实际值。例如，从由振动传感器得出的震动数据和从由磁场传感器得出的场数据来得出设计为马达的驱动组件4的转速以及转矩。
此外，对于驱动组件4的至少一个运行参数，从驱动组件4的模型14和虚拟组件的模型16的相关性得出额定值。例如，泵的所需转矩根据转速的相关性利用马达的转速与转矩特性曲线实现，以便获得用于运行点的额定值。
在评估单元20中，从驱动组件4的至少一个运行参数的实际值和额定值得出运行状态。例如借助于至少一个参照运行来得出运行状态。运行状态在输出单元22处输出。输出单元22例如是显示器。例如输出：马达是否在泵所允许的运行状态下工作。如果不是，则输出故障消息。可选地，以图形方式展示表征驱动组件4的运行状态的至少一个变量。例如，转矩和/或转速的变化曲线以图形方式显示在显示器上。附加地或可替换地，以声学或经由至少一个LED色彩编码显示运行状态。
图2示出用于监视驱动组件4的运行的系统2的第二实施方式的方框图，其中，驱动组件4设计为转换器，转换器经由电网变压器24馈送并且用于向负载设备6供电。负载设备例如是马达。如图1所示，设计为转换器的驱动组件4具有设备8，该设备将涉及驱动组件4和/或驱动组件4的运行的数据传输至中央信息技术基础设施10。涉及驱动组件4的数据包括独有的产品标识、例如序列号。涉及驱动组件4的运行的数据还包括由至少一个传感器12得出的传感器数据。传感器12设计为电压测量设备和/或频率测量设备。如图1中所示，将数据至少部分地经由网络接口N传输至中央信息技术基础设施10。
在中央信息技术基础设施10中，根据被传输的序列号尤其自动地关联转换器的模型14，其中，通过序列号限定独有的模型14。
虚拟组件的模型16与转换器的模型14相关联，其中，虚拟组件反映电网变压器24的技术参数、例如特别复杂的转换比和/或尤其与输出电流相关的效率。虚拟组件的关联例如由用户手动地进行或者例如自动地进行，例如根据存储在中央信息技术基础设施10中、序列号的数据进行。
借助于传感器数据得出设计为转换器的驱动组件4的用于至少一个运行参数的实际值。例如，从中间电路电压和转换器的输入电流得出用于至少一个负载点的实际值。
此外，针对设计为转换器的驱动组件4的至少一个运行参数，从驱动组件4的模型14和虚拟组件的模型16的相关性得出额定值。例如，根据转换器的模型14的和电网变压器24的模型16的模型参数来得出用于至少一个负载点的额定值。
在评估单元20中，从实际值和额定值得出运行状态。运行状态输出给输出单元22。例如输出：转换器是否有故障地工作和/或是否存在电网变压器24的异常。如果是这种情况，则例如输出故障消息。图2中的系统2的另外的设计方案对应于图1中的设计方案。
综上所述，本发明涉及一种用于监视至少一个驱动组件4的运行的方法。为了改进监视的速度和安全性而提出：将涉及至少一个驱动组件4和/或至少一个驱动组件4的运行的数据传输至中央信息技术基础设施10，其中，在中央信息技术基础设施10内将被传输的数据与至少一个驱动组件4的模型14相关联，其中，将至少一个虚拟组件的模型16与至少一个驱动组件14的模型14相关联，其中，借助于模型14、16的相关性得出驱动组件4的运行状态。

Claims (23)

1.一种用于监视至少一个驱动组件(4)的运行的方法，
其中，将涉及至少一个驱动组件(4)的运行和涉及至少一个驱动组件(4)的数据传输至中央信息技术基础设施(10)，
其中，在所述中央信息技术基础设施(10)内将被传输的所述数据与至少一个所述驱动组件(4)的第一模型(14)相关联，
其中，将至少一个虚拟组件的第二模型(16)与至少一个所述驱动组件(14)的第一模型(14)相关联，
其中，所述虚拟组件的第二模型(16)模仿与所述驱动组件(4)电连接或机械连接的组件的技术行为，
其中，借助于所述第一模型(14)和所述第二模型(16)的相关性得出额定值，并且从所述驱动组件的至少一个运行参数的源于传感器的实际值和所述额定值得出所述驱动组件(4)的运行状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，涉及至少一个所述驱动组件(4)的所述数据包括独有的产品标识。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述独有的产品标识自动地关联至少一个所述驱动组件(4)的第一模型(14)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在得出所述驱动组件(4)的所述运行状态时使用至少一个特性曲线。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，涉及至少一个所述驱动组件(4)的运行的所述数据的至少一部分数据由至少一个传感器(12)得出。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，由至少一个所述传感器(12)测量温度、振动和/或磁场。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，根据至少一个所述传感器(12)的数据得出用于至少一个运行参数的实际值，其中，根据所述第一模型(14)和所述第二模型(16)的相关性得出用于至少一个所述运行参数的额定值，其中，从至少一个所述运行参数的所述额定值和所述实际值得出所述驱动组件(4)的运行状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，借助于至少一个参照运行得出所述驱动组件(4)的所述运行状态。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，至少一个所述驱动组件(4)设计为旋转电机，其中，涉及至少一个所述旋转电机的运行的数据包括至少一个转速和/或转矩。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，至少一个所述驱动组件(4)设计为转换器，其中，涉及至少一个所述转换器的运行的数据包括所述转换器的至少一个中间电路电压和/或输入电流。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述数据被至少部分地从能以光学方式读取的代码读取。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，将所述数据至少部分地经由网络接口(N)传输至所述中央信息技术基础设施(10)。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，以图形方式展示标识所述驱动组件(4)的所述运行状态的至少一个变量。
14.一种用于监视至少一个驱动组件(4)的运行的系统(2)，所述系统具有：
-设备(8)，该设备用于将涉及至少一个驱动组件(4)的运行和涉及至少一个驱动组件(4)的数据传输至中央信息技术基础设施(10)；
-在所述中央信息技术基础设施(10)内的、至少一个所述驱动组件(4)的第一模型(14)，至少一个所述驱动组件(4)的被传输的所述数据与该第一模型相关联；
-至少一个虚拟组件的第二模型(16)，该第二模型与至少一个所述驱动组件(4)的第一模型(14)相关联，
其中，所述虚拟组件的第二模型(16)模仿与所述驱动组件(4)电连接或机械连接的组件的技术行为；和
-评估单元(20)，所述评估单元设置用于借助所述第一模型(14)和所述第二模型(16)的相关性得出额定值，并且从所述驱动组件的至少一个运行参数的源于传感器的实际值和所述额定值得出所述驱动组件(4)的运行状态。
15.根据权利要求14所述的系统(2)，其中，涉及至少一个所述驱动组件(4)的所述数据包括独有的产品标识。
16.根据权利要求14或15所述的系统(2)，其中，所述第一模型(14)和所述第二模型(16)中的至少一个包括特性曲线。
17.根据权利要求14或15所述的系统(2)，所述系统包括至少一个传感器(12)，所述传感器用于得出涉及至少一个所述驱动组件(4)的运行的所述数据的至少一部分。
18.根据权利要求17所述的系统(2)，其中，至少一个所述传感器(12)设计为温度传感器、振动传感器和/或磁场传感器。
19.根据权利要求14或15所述的系统(2)，其中，至少一个所述驱动组件(4)设计为旋转电机，其中，涉及至少一个所述旋转电机的运行的数据包括至少一个转速和/或转矩。
20.根据权利要求14或15所述的系统(2)，其中，至少一个所述驱动组件(4)设计为转换器，其中，涉及至少一个所述转换器的运行的数据包括所述转换器的至少一个中间电路电压和/或输入电流。
21.根据权利要求14或15所述的系统(2)，其中，至少一个所述驱动组件(4)具有能以光学方式读取的代码，所述代码包含能被传输的所述数据的至少一部分。
22.根据权利要求14或15所述的系统(2)，所述系统具有网络接口(N)，经由所述网络接口能够将所述数据的至少一部分传输至所述中央信息技术基础设施(10)。
23.一种计算机存储介质，在所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序用于在中央信息技术基础设施(10)中运行所述计算机程序时执行根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
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