DE10003462A1

DE10003462A1 - Verfahren und System zum Überwachen einer Industriemaschine

Info

Publication number: DE10003462A1
Application number: DE10003462A
Authority: DE
Inventors: Yukiyoshi Takayama
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2000-08-03
Also published as: US6587812B1; JP2000210800A

Abstract

Die Bedingungen, unter denen jeweils eine Maschine in einer verteilten Produktionslinie betrieben wird, können quantitativ erfasst werden, bevor ein Fehler auftritt, ohne dass es erforderlich ist, zu jeder Maschine in der jeweiligen Produktionslinie zu gehen, wodurch die Effizienz der Fehler-Diagnose der Maschine verbessert werden kann. Ein Serverterminal zur Diagnose wird für jede Fabrik auf der Benutzerseite bereitgestellt. Als Clienten für diesen Serverterminal sind eine Pressenregelung, eine Bewegungsregelung eines Arbeitsstück-Fließbands sowie ein Produktionslinien-Verwaltungs-Computer über das Ethernet verbunden. Der Serverterminal ist über ein Modem und eine Telefonleitung mit einem Diagnoseterminal mit einem Modem, der auf der Herstellerseite installiert ist, verbunden. Die Betriebsbedingung der Presse wird gemessen und aufgezeichnet als kontinuierliche Zeitreihen-Wellenform-Daten, wobei eine analoge Eingabe-Karte verwendet wird. Die aufgezeichneten Wellenform-Daten werden derart bearbeitet, dass sie graphisch auf dem Diagnose-Terminal etc. dargestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Überwachen der Betriebsbedingungen von Industriemaschinen, wie beispielsweise große Pressen und Werkzeugmaschinen.

Eine Industriemaschine, wie beispielsweise eine große Presse, ist in einer Produktionslinie für verschiedene Arten von Formlingen üblicherweise am Ende der Produktionslinie angeordnet. Somit muss bei Ausfall der Industriemaschine die gesamte Produktionslinie gestoppt werden, was zu einem großen Produktivitätsverlust führt. In letzter Zeit werden immer mehr sogenannte "Black-Box"-Elemente in einer solchen Industriemaschine eingesetzt, insbesondere aufgrund der wachsenden Anforderungen hinsichtlich einer verbesserten Effizienz und aufgrund einer verbesserten Mensch-Maschine Schnittstelle, weshalb die Mechatronisierung schnell voranschreitet. In einer solchen Situation erfordert die Wartung einer Industriemaschine Wissen auf verschiedenen technischen Gebieten und eine große Erfahrung, so dass Wartungspersonal auf der Benutzerseite die Wartung nicht länger ausführen kann. Deshalb ist es für die Hersteller einer Industriemaschine von grundlegender Bedeutung, ein Wartungs- Unterstützungssystem zur Störungssuche aufzubauen, das eine sofortige Wartung ermöglicht. Insbesondere besteht schon seit langer Zeit ein großer Bedarf an der Entwicklung eines Systems, mit dem eine vorbeugende Wartung mit einer möglichst genauen Erfassung der Betriebsbedingungen einer Maschine von einem von dieser Maschine entfernt liegenden Ort ermöglicht wird.

Die folgenden Techniken sind im Zusammenhang mit der Fehlerdiagnose bei einer Maschine als Stand der Technik bekannt.

(1) Veröffentlichung des japanischen Patents (KOKAI) Nr. 3-154846 (1991)

Die in dieser Veröffentlichung offenbarte Technik betrifft ein Fehlerdiagnosesystem zum Finden einer Fehlerursache, wenn ein Regelungsziel in einem Sequenzregelsystem verfehlt wurde. In diesem System erfolgt die Auswahl von Fragen und Antworten in einer Dialogform mit Hilfe eines Fehlerbaums, um die Ursache des Problems zu identifizieren und um eine Möglichkeit zur Lösung des Problems aufzuzeigen.

(2) Veröffentlichung des japanischen Gebrauchsmusters (KOKAI) Nr. 4-113051 (1992)

Diese Technik betrifft ein Fehlerdiagnosesystem zum Diagnostizieren eines in einer Maschine auftretenden Fehlers. Das Fehlerdiagnosesystem basiert auf der Erfassung elektrisch erfassbarer physikalischer Phänomene, wie beispielsweise von Geräuschen, Erschütterungen und Wärme, die während des Betriebs der Maschine erzeugt werden. In diesem System wird die Differenz zwischen Erfassungswerten, die an zwei unterschiedlichen Erfassungspositionen an der Maschine erfasst worden sind, berechnet und es wird bestimmt, dass ein Fehler aufgetreten ist, wenn die Differenz einen vorgegeben Wert übersteigt.

(3) Veröffentlichung des japanischen Patents (KOKAI) Nr. 4-361814 (1992)

Diese Veröffentlichung betrifft die Diagnose von auftretendem Spannungsverlust, die Diagnose von Dehnungscharakteristika sowie die Diagnose von Abnormalitäten zur Niveauregulierung, wobei diese Diagnosen auf ein Walzensystem, wie beispielsweise auf ein Walzwerk, angepasst sind.

Gemäß dieser Technik wird die Verschiebung der Lagerkästen der oberen und unteren Arbeitswalzen gemessen und die Dehnungscharakteristika und ein von dem Normalbetrieb abweichenden Zustand des Walzensystems werden diagnostiziert basierend auf den Schwankungen der Wellenform der Verschiebung zwischen den Lagerkästen relativ zur Zeit.

(4) Veröffentlichung des japanischen Patents (KOKAI) Nr. 5-200658 (1993)

Diese Veröffentlichung betrifft ein Produktions- Verwaltungssystem zur Analyse einer Ursache für ein Problem, das in dem System auftritt, wobei das System eine Vielzahl von Prozessmaschinen aufweist, die miteinander über ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind. Dieses System ist derart eingerichtet, dass jedes mit dem Kommunikationsnetzwerk verbundene Terminal eine Fehlerdiagnoseeinheit zur Ermittlung von Fehlern in der Industriemaschine sowie eine Selbstdiagnoseeinheit aufweist.

Diese bekannten, oben beschriebenen Techniken haben jeweils ihre eigenen, systemimmanenten Nachteile.

So kann das System, welches in (1) beschrieben ist, beispielsweise kein Symptom für eine in Zukunft auftretende Abnormalität in der Betriebsweise des Systems ermitteln, obwohl die Vorgehensweise aus (1) effizient ist bei dem Auffinden einer Fehlerursache, wenn die abnormale Funktionsweise aufgetreten ist.

Ein Nachteil der aus (2) bekannten Technik ist insbesondere, dass eine fehlerbehaftete Signalerfassung erfolgt, wenn dem Sensor zum Erfassen des Erfassungswertes ein Rauschen überlagert ist, da die Entscheidung, ob ein Fehler aufgetreten ist oder nicht, im Rahmen dieser Vorgehensweise auf einer Information basiert, die sich auf einem bestimmten Punkt auf der Zeitachse bezieht. Weiterhin ist es bei der aus (2) bekannten Technik schwierig, eine Entscheidung hinsichtlich des Auftretens eines Fehlers zu treffen, ohne Daten über die Positionen vor und nach dem Erfassungspunkt zu haben.

Die in (3) beschriebene Technik weist insbesondere den Nachteil auf, dass sie nicht anwendbar ist auf Systeme, die die jeweiligen Betriebsbedingungen der Industriemaschinen, welche sich an verschiedenen Produktionslinien befinden, an einem Ort erfassen. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass die aus (3) bekannte Technik für den Einsatz in Walzensystemen, wie beispielsweise einem Walzwerk, gedacht ist.

Schließlich ist die in (4) beschriebene Technik abhängig von der Information darüber, ob die jeweilige Maschine in dem verteilten System sich im Betrieb befindet oder nicht und deshalb können die Betriebsbedingungen einer Maschine nicht in Echtzeit beobachtet werden, bevor ein Problem mit der Maschine auftritt.

Ziel der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Verfahren und ein System zum Überwachen einer Industriemaschine bereitzustellen, mit denen es möglich ist, die Betriebsbedingungen einer Maschine an verteilten Produktionslinien quantitativ zu überwachen, bevor eine abnormale Funktionsweise auftritt, ohne dass eine Person direkt zu den einzelnen Orten, an denen die Industriemaschinen stehen, gehen muss, womit die Effizienz der Fehlerdiagnose bei den Maschinen verbessert wird.

Das Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Überwachen einer Industriemaschine gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung, bei dem die Betriebsbedingung einer Industriemaschine gemessen und aufgezeichnet wird als kontinuierliche Zeitreihen-Wellenform-Daten und bei dem die Wellenform-Daten derart bearbeitet werden, dass sie auf dem Bildschirm eines Terminals graphisch angezeigt werden.

Erfindungsgemäß wird der Zustand der Maschine als kontinuierliche Zeitreihen-Wellenform-Daten aufgezeichnet, d. h. es werden eine Anzahl Zeitreihen-Daten sowie die aufgezeichneten Daten auf einem Bildschirm des Terminals angezeigt, so dass der Zustand jeder Maschine der verteilten Produktionslinien quantitativ auf dem ersten Blick von dem Bildschirm erfasst werden kann und der Ort, an dem eine Wartung erforderlich ist und die Art der erforderlichen Wartung können auf einfache und genaue Art und Weise angegeben werden, basierend auf dem Trend der Änderungen in der Wellenform. Zusätzlich kann die Effizienz der Zustandsdiagnose einer Maschine verbessert werden und die Stillstandszeit einer Produktionslinie aufgrund eines Maschinenausfalls kann reduziert werden wegen der nunmehr möglichen Zustandsüberwachung jeder Maschine, ohne dass man zu jeder einzelnen Maschine selbst gehen muss.

Die aufgezeichneten Wellenform-Daten werden vorzugsweise auf einem Terminal angezeigt, der sich an einem entfernten Ort befindet, welcher Terminal jedoch über eine Kommunikationsverbindung mit der Industriemaschine verbunden ist. Mit dieser Anordnung kann der Hersteller für den Benutzer einen sofortigen Wartungs-Unterstützungs-Service und genaue Empfehlungen hinsichtlich der Wartungsorte und der Wartungsintervalle bereitstellen, nachdem die Maschinen an den Benutzer ausgeliefert worden sind.

Die Erfindung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass der Normalzustand einer Industriemaschine vorbereitend aufgezeichnet wird als kontinuierliche Zeitreihen-Wellenform- Daten. Diese können graphisch auf dem Bildschirm des Terminals angezeigt werden. Somit können die Wellenform-Daten, die unter einer bestimmten Betriebsbedingung ermittelt worden sind, mit den Wellenform-Daten in dem Normalzustand der Industriemaschine verglichen werden, um den Trend des Verlaufs der Wellenform- Daten unter einer bestimmten Betriebsbedingung zu erfassen. Auf diese Weise kann aus dem Vergleichsergebnis des Vergleichs zwischen den Wellenformen unter Normalbedingungen und bei den aktuellen Betriebsbedingungen Information zur Fehlerdiagnose bei der Maschine beobachtet werden, bevor ein Fehlverhalten an der Maschine auftritt, wodurch eine genauere Zustandsdiagnose ermöglicht wird.

In diesem Fall wird es vorzugsweise erlaubt, von einer aktuell dargestellten Bildschirmmaske zu einer Diagnoseführungs-Maske umzuschalten, die zur Diagnose des abnormalen Zustandes der Industriemaschine eingesetzt wird, basierend auf dem Vergleichsergebnis zwischen den Wellenform-Daten im Normalzustand und den Wellenform-Daten eines bestimmten Betriebszustands.

Weiterhin wird vorzugsweise die aktuell dargestellte Bildschirmmaske umgeschaltet von der Diagnoseführungs- Bildschirmmaske zu einer Bildschirmmaske, in der ein Ort gekennzeichnet wird, an dem der Fehler aufgetreten ist. Damit wird die Entscheidung über die Fehlerursache und die Lösungsmöglichkeit des Fehlers vereinfacht, so dass es nicht mehr erforderlich ist, jeden Wartungspunkt individuell zu untersuchen. Es ist nur mehr erforderlich, die bezeichneten Orte zu untersuchen. Damit wird die zur Untersuchung und Wartung der Maschine benötigte Zeit deutlich reduziert.

Gemäß eines zweiten Gesichtspunkts der Erfindung wird ein System zum Überwachen einer Industriemaschine bereitgestellt, die Mittel zum Messen der Betriebsbedingungen einer Industriemaschine aufweist, sowie Aufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen von Daten, die durch das Messen durch das Messmittel erhalten worden sind als kontinuierliche Zeitreihen- Wellenform-Daten und Anzeigemittel zum Bearbeiten und zum graphischen Darstellen, d. h. Anzeigen der Wellenform-Daten, die durch die Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet worden sind.

Der zweite Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Überwachungssystem, welches für den Einsatz mit dem Überwachungsverfahren zum Überwachen der Industriemaschine gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung gedacht ist und weist die gleichen Wirkungen auf, wie sie durch das Verfahren gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Aspekt erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Überwachungssystem enthält vorzugsweise Übertragungsmittel zum Übertragen der aufgenommenen Wellenform- Daten zu einem Terminal, der sich an einem entfernten Ort befindet, über eine Kommunikationsverbindung, um die aufgezeichneten Wellenform-Daten auf dem Terminal anzuzeigen. In diesem Fall ist das Anzeigemittel vorzugsweise derart eingerichtet, dass der Normalzustand einer Industriemaschine vorbereitend als kontinuierliche Zeitreihen-Wellenform-Daten aufgezeichnet werden und graphisch auf der Bildschirmmaske des Terminals dargestellt werden, und Wellenform-Daten, die unter einer bestimmten Betriebsbedingung erhalten worden sind, können mit den bei Normalbedingungen erhaltenen Wellenform-Daten verglichen werden, um den Entwicklungstrend der Wellenform- Daten unter den bestimmten Betriebsbedingungen zu erfassen. Aus dem Vergleichsergebnis des Vergleichs zwischen den Wellenformen bei den Normalbedingungen und den bestimmten Betriebsbedingungen kann eine Diagnoseführung, durch die eine Fehlerursache und eine Lösungsmöglichkeit zum Lösen des Fehlers aufgezeigt wird, dargestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und wird im weiteren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Skizze einer Systemkonfiguration eines Überwachungssystems einer Industriemaschine, die gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung eingerichtet ist;

Fig. 2 eine Skizze eines Beispiels einer Selbstwählverbindungs-Bildschirmmaske;

Fig. 3 eine Skizze eines Beispiels einer Bildschirmmaske zur Auswahl des zu überwachenden Gegenstands;

Fig. 4 eine Skizze eines Beispiels einer Bildschirmmaske, in der die Verbindungsnummer angezeigt ist;

Fig. 5 eine Skizze eines Beispiels einer Oszilloskop- Bildschirmmaske;

Fig. 6 eine Skizze eines Beispiels einer Bildschirmmaske mit den gespeicherten Oszilloskop-Wellenformen;

Fig. 7 eine Skizze eines Beispiels einer Frequenzanalyse- Bildschirmmaske;

Fig. 8 eine Skizze eines Beispiels einer Bildschirmmaske mit gespeicherten Frequenzanalyse-Wellenform-Daten;

Fig. 9 eine Skizze eines Beispiels einer Datenprotokollierungs-Bildschirmmaske;

Fig. 10 eine Skizze eines Beispiels einer Historien- Bildschirmmaske mit der Information über eine Veränderung der Daten bei Auftreten einer Abnormalität an dem Fließband angezeigt wird;

Fig. 11 eine Skizze eines Beispiels einer Bildschirmmaske zum Überwachen der Bewegungsgenauigkeit;

Fig. 12 eine Skizze eines Beispiels einer Bildschirmmaske zum Überwachen des Programmablaufs;

Fig. 13 eine Skizze eines Beispiels einer Führungs- Bildschirmmaske, mit der eine Fehlerstelle angezeigt wird.

Fig. 1 zeigt eine Systemkonfiguration eines Überwachungssystems, das gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eingerichtet ist, wenn es auf eine große Presse angewendet wird.

In dem System gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Produktionslinien in jeder Fabrik A, B, C und D bereitgestellt. Jede Produktionslinie ist mit einer großen Stufenpresse 1 versehen (im weiteren einfach als "Presse" bezeichnet). Jede Presse 1 weist einen Press-Körper auf, der eine Arbeitsstation zum Press-Formen von Arbeitsstücken und ein Arbeitsstück-Fließband aufweist, das in dem Press-Körper angeordnet ist und mit dem die Arbeitsstücke in einer Förderrichtung befördert werden.

Die Presse 1 wird durch einen Sortierer 2 zum Regeln der Presse (Pressenregelung) derart geregelt, dass sie angetrieben oder gestoppt wird. Servomotoren für das Arbeitsstück-Fließband werden mittels einer Bewegungsregelung zur Regelung des Arbeitsstück-Fließbandes 3 durch Servoantrieb 4 derart geregelt, dass die Position, die Geschwindigkeit, etc. des Arbeitsstück-Fließbandes geregelt wird, wobei die Bewegungsregelung 3 als Unterregelung der Pressenregelung 2 dient.

In jeder Fabrik A, B, C und D ist ein Serverterminal 5 bereitgestellt zum Einsatz im Rahmen der Diagnose. Als Clients des Serverterminals 5 sind die Pressenregelung 2, die Bewegungsregelung 3 des Arbeitsstück-Fließbands und ein Produktionslinien-Verwaltungs-Computer 6 mittels Ethernet 7 miteinander und mit dem Serverterminal 5 verbunden. Mittels des Serverterminals 5 wird Information von jeder Produktionslinie nach außen, d. h. außerhalb des lokalen Netzes 8, hin übertragen (zum Hersteller der Presse 1) und umgekehrt kann auf einen Client, wie beispielsweise auf die Pressenregelung 2, von dem Hersteller, d. h. von einem Rechner des Herstellers 8, aus zugegriffen werden. Der Produktionslinien-Verwaltungs-Computer 6, der für jede Produktionslinie bereitgestellt ist, ist ein Terminal zum Sammeln der erforderlichen Echtzeitdaten, wie beispielsweise Daten über die Erschütterung und den aktuellen Zustand der Presse 1. Dieser Terminal ist versehen mit einem Board, in das eine analoge Eingabekarte 9 zum Eingeben analoger Daten, wie sie im weiteren beschrieben werden, und eine Ethernet-Karte (nicht dargestellt) zum Verbinden des Terminals mit dem Serverterminal 5, eingesteckt werden können.

Der Serverterminal 5 kann mit einem Diagnose-Terminal 12 verbunden werden, welcher Diagnose-Terminal 12 mit einem Modem 10 ausgestattet ist und der auf der Hersteller-Seite 8 installiert ist. Die Kommunikationsverbindung erfolgt über das Modem 10 und eine Telefonverbindung 11. Auf diese Weise kann eine Selbstwähl-PPP-Verbindung von dem Diagnose-Terminal 12 zu dem Serverterminal 5 über die Telefonleitung 11 hergestellt werden, um sich somit in jedem Client einzuloggen, beispielsweise in die Pressenregelung 2 und in die Bewegungsregelung 3, zum Regeln des Arbeitsstück-Fließbands, so dass das System von einem entfernten Ort aus überwacht und geregelt werden kann. In einem sehr einfachen Zugriffsverfahren loggt sich der Benutzer auf dem Serverterminal 5 ein, indem eine gewünschte Fabrik per Telefon mittels einer Selbstwählverbindung (vgl. Fig. 2) zugegriffen wird.

Anschließend wählt der Benutzer einen zu überwachenden Gegenstand in einem Auswahlmenü, der in einer Bildschirmmaske des Diagnose-Terminals 12 dargestellt ist, aus (vgl. Fig. 3), wobei die dargestellten Gegenstände gemäß diesem Ausführungsbeispiel enthalten:
Überwachen der Beladung der Presse,
Überwachen des Histogramm-Verlaufs der maximalen Beladung,
Überwachen der Ausfall-Historie,
Überwachen der Frequenzanalyse der Schwungrad- Erschütterung,
Überwachen des analogen Mengen-Trends,
Überwachen des Drehmoments der Fließband-Servomotoren,
Überwachen der Transportgenauigkeit des Fließbands,
Überwachen der Abnormalitäts-Historie des Fließbands.

Anschließend, wenn die Telefonnummer der Fabrik, auf deren Daten zugegriffen werden soll, abgefragt wird (siehe Fig. 4), wählt der Benutzer eine Telefonnummer aus (CTROOLINE gemäß dem Ausführungsbeispiel), wodurch das Überwachen gestartet wird. Auf die gleiche Weise ist eine Überwachung möglich für den Produktionslinien-Verwaltungs-Computer 6 in jeder Fabrik. Um den Diagnose-Terminal 12 mit dem lokalen Netzwerk der verteilt angeordneten Fabriken zu verbinden, kann eine privat genutzte Telefonleitung oder auch eine Verbindung über eine öffentliche Telefonleitung aufgebaut werden.

Im weiteren werden zwei Softwareprogramme näher erläutert, die in diesem System verwendet werden. Eines dieser Software- Programme ist ein Eingabemodul-Programm, mit dem die Messbedingungen, wie beispielsweise der Kanal, über den die Daten eingegeben werden, die Daten-Abtast-Zeit, die Anzahl der Daten-Abtastungen und die Trigger-Bedingungen, sowie die Start- Stopp-Anweisungen zum Messen, über das Netzwerk bereitgestellt werden. Information von jedem Sensor wird über die analoge Eingabekarte 9 unter den angegebenen Bedingungen durch ein Mess-Start-Signal eingelesen. Die auf diese Weise eingelesene Datenreihe wird zu dem Terminal übertragen, der das Messen beantragt hat. Das Programm wird durch andere Terminals in dem Netzwerk aktiviert. Das andere Software-Programm ist ein Anzeigemodul-Programm, das eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Eingabe der Messbedingungen aufweist, wie beispielsweise den Namen einer Produktionslinie, von der Messwerte gemessen werden sollen, einen Kanal, über den die Daten angegeben werden, die Daten-Abtast-Zeit, die Anzahl der Daten-Abtastungen und die Trigger-Bedingungen. Diese Messbedingungen werden mittels des Netzwerks zusammen mit einem Eingabemodul- Startbefehl übertragen. Die von dem Eingabemodul-Programm gemessenen Datenreihen werden in Wellenform auf einem Terminal- Bildschirm in einer Bildschirmmaske angezeigt.

Das Eingabemodul-Programm ist in dem Produktionslinien- Verwaltungs-Computer 6 vorgesehen, während das Anzeigemodul- Programm in dem Diagnose-Terminal 12 vorgesehen ist. Es ist anzumerken, dass für den Fall, dass eine Diagnose in einer Produktionslinie einer Fabrik benötigt wird, sowohl das Eingabemodul-Programm als auch das Anzeigemodul-Programm in dem Produktionslinien-Verwaltungs-Computer 6 vorgesehen sein kann.

Mit der oben beschriebenen Anordnung wird Messinformation von dem Produktionslinien-Verwaltungs-Computer 6, die von den Sensoren (Messmittel) an jeweils einer bestimmten Position der Presse bereitgestellt wird, über die analoge Eingabe-Karte 9 (Aufzeichnungsmittel) als eine Anzahl von Wellenform-Daten, die entlang einer Zeitachse verlaufen, eingelesen. Die eingelesenen Daten werden zu dem Diagnose-Terminal 12 über das Netzwerk übertragen, so dass die Daten mittels des Anzeigemoduls des Diagnose-Terminals 12 in Form von kontinuierlichen Wellenform- Daten angezeigt werden. Zusätzlich hat das Anzeigemodul die Funktion, die aktuellen Wellenform-Daten anzuzeigen und diese in einer Datei zu speichern und eine zuvor aufgezeichnete Wellenform anzuzeigen, womit es möglich ist, die aktuelle Wellenform mit einer vorangegangenen Wellenform zu vergleichen, indem die vorangegangene Wellenform in einem Fenster angezeigt wird, während die aktuelle Wellenform überwacht wird. Es ist klarzustellen, dass für den Fall, dass die Wellenform-Daten übertragen werden, nicht alle Daten auf der Zeitachse in Echtzeit übertragen werden können aufgrund der auftretenden Zeitverzögerung in dem Netzwerk. Es ist aber dennoch möglich, eine ausreichende Anzahl kontinuierlicher Daten zu übertragen, um eine Fehlerdiagnose durchzuführen.

Im weiteren wird das grundlegende Computerprogramm zur Diagnose der Presse 1 beschrieben. Das grundlegende Programm weist im wesentlichen die folgenden Programmpakete auf:

1. Oszilloskop-Funktion;
2. Frequenzanalyse-Funktion;
3. Datenprotokollierungs-Funktion;
4. Datei-Übertragungs-Funktion;
5. Fließbandgenauigkeits-Überwachungs-Funktion;
6. Programmbedienungs-Funktion;
7. ein Online-Handbuch zur Wartungsunterstützung.

Im weiteren wird die Funktionalität jedes Programm-Pakets erläutert.

(1) Oszilloskop-Funktion

Ein Oszilloskop wird eingesetzt, wenn ein Signal von einem Sensor in Echtzeit als Wellenform beobachtet wird. Konkret wird es eingesetzt zum Überwachen der wellenförmigen Erschütterung (Vibration) der Maschine, des Servomotor-Stroms und der Wellenform der Umdrehungsgeschwindigkeit sowie der Belastungs- Wellenform der Presse. Fig. 5 zeigt ein Beispiel der Oszilloskop-Bildschirmmaske verbunden mit der Überwachung des Drehmoments des Servomotors des Fließbandes. Das Oszilloskop weist die gleichen Elementarfunktionen auf wie ein allgemein übliches Oszilloskop, aber zusätzlich ist ein Merkmal des Oszilloskops gemäß diesem Ausführungsbeispiel, dass zuvor gemessene Wellenformen in dem Oszilloskop gespeichert werden können. Diese gespeicherten Wellenformen werden ausgelesen (siehe Fig. 6), um mit der aktuellen Wellenform verglichen zu werden. Um einen Wartungsort aufgrund der Änderungen in der Wellenform zu bestimmen, kann in ein Online-Handbuch, welches im weiteren erläutert wird, gesprungen werden. Einlesen, etc. der Werte von der gemessenen Wellenform kann erfolgen mittels Zoomen, Schwenken oder durch Einsatz eines Cursors. Die Auswahl des zur Anzeige verwendeten Kanals sowie das Verschieben der Wellenform sind ebenso möglich.

Das Prinzip der Überwachung von einem entfernten Ort aus ist wie folgt zu verstehen: Wenn die Dateneingabesteuerung der analogen Eingabekarte 9, in die die gewünschten Daten eingelesen werden, aktiviert wird, wobei ein Sendeziel der Daten angegeben ist als Argument in dem Aktivierungsbefehl, wobei im Fall eines entfernten Ortes das Sendeziel der Serverterminal 5 ist, überträgt die Dateneingabesteuerung entsprechend der angegebenen Anzahl der Abtast-Vorgänge die Daten als ein Datenpaket. Auf diese Weise werden die ankommenden Daten auf dem Terminal beim Ende der Aktivierung angezeigt, d. h. an dem Ort, von dem die Aktivierung ausgegangen ist. Deshalb sind die abgetasteten Daten kontinuierlich, selbst wenn eine Zeitverzögerung bei der Kommunikation auftritt. Es ist anzumerken, daß Trigger-Bedingungen, Start/Stopp, der Bereich der horizontalen/vertikalen Achsen, der auf den Bildschirmmasken dargestellten Koordinatensystemen etc. mittels Knöpfen, 13, 14, 15, 16, 17 und 18 verändert werden können (siehe Fig. 5).

(2) Frequenzanalyse-Funktion

Die Frequenzanalysefunktion ist die Funktion der Frequenzanalyse des von einem Erschütterungs-Sensor erzeugten Signals, um das Frequenzspektrum darzustellen. Diese Funktion wird zur Überwachung der Symptome eines abnormalen Zustands eines Lagers oder eines Maschinenregelungssystems eingesetzt.

Fig. 7 zeigt ein Beispiel der Frequenzanalyse-Bildschirmmaske. In dieser Bildschirmmaske ist der obere Teil der Bildschirmmaske eine Darstellung der Wellenform der Erschütterung im ursprünglichen Zeitbereich, während in dem unteren Teil der Bildschirmmaske das Signal der Erschütterungs- Wellenform im Frequenzspektrum beschrieben ist. Die maximale Frequenz in dem Spektrum wird mittels Messen mit einem Cursor gefunden. Die Abtastrate kann variiert werden mittels des Knopfes 19 zwischen vier Stufen entsprechend der analysierten Frequenzbereiche. Die im Rahmen des Messens für die Entwicklungs-Trend-Verwaltung erhaltenen Daten können in einer Datei gespeichert werden und können im Rahmen eines Trend- Vergleichs zwischen den gespeicherten Daten, die wieder aufgerufen werden können, und den aktuellen Daten. Fig. 8 zeigt ein Beispiel der Bildschirmmaske der gespeicherten Wellenform. Wie auch die Oszilloskop-Funktion kann diese Funktion an dem entfernten Ort eingesetzt werden.

(3) Datenprotokollierungs-Funktion

Während die Oszilloskop-Funktion und die Frequenzanalyse- Funktion zum Überwachen der Daten eingesetzt werden, die notwendigerweise in Echtzeit erfasst werden, so dass eine zusätzliche Bereitstellung eines Sensors und einer analogen Eingabekarte etc. zum Überwachen der Daten erforderlich ist, werden durch die Datenprotokollierungs-Funktion Daten mittels eines Sortierers überwacht, so dass die Datenprotokollierungs- Funktion jede Information, die mittels des Sortierers eingelesen worden ist, darstellen kann, ohne dass ein zusätzlicher Sensor benötigt wird. Diese Funktion wird jedoch vorzugsweise zum Überwachen von Informationen eingesetzt, die nicht notwendigerweise in Echtzeit überwacht werden müssen, wie beispielsweise die Temperatur oder der Druck, da die Dateneingabezyklen abhängig sind von der Bearbeitungszeit des Sortierers. Konkret kann diese Funktion beispielsweise eingesetzt werden zur Prognose einer Abnützungserscheinung in einem Lager aus Daten über den Verlauf der Temperatur der Schaltteile oder bei der Bestimmung des Vorhandenseins oder des Nicht-Vorhandenseins von Neben-Luft durch den Verlauf des Luftdrucks. Fig. 9 zeigt ein Beispiel der Datenprotokollierungs-Bildschirmmaske. In diese Bildschirmmaske wird die Menge der anzuzeigenden analogen Daten (Sortierer- Registernummer), die Zeitdauer der Datenerfassung (110 ms bis 24 h) und die Anzahl der Abtastungs-Vorgänge mittels Einstellungsdateien eingestellt. Auch diese Daten können zum Zweck der Durchführung eines Vergleichs zwischen dem Verlauf der gespeicherten Daten und speziell eingelesener Daten gespeichert werden.

(4) Funktion der Übertragung einer Datei mit der Historie von Abnormalitäten des Fließbands

Das Arbeitsstück-Fließband wird durch einen Servomotor angetrieben und aus Gründen der Ausfallsicherheit vielfach verzahnt. Deshalb wird bei Auftreten eines Fehlers eine Fehlermeldung angezeigt. Falls von einem Primärfehler abhängige Sekundär- und Tertiärfehler auftreten, können diese ein Hindernis darstellen, um die Ursache des Primärfehlers zu ermitteln. Als Dateien werden in der Regelung des Arbeitsstück- Fließbands vom Servo-Typ Positionsdaten gespeichert, die während der Zeitdauer von einigen Sekunden vor und nach dem Auftreten von Fehlern erfasst worden sind und die Auftretens- Reihenfolge der Fehler. Durch Auslesen solcher Information ist es möglich, das Verhalten des Fließbandes während des Auftretens des Fehlers herauszufinden und auf diese Weise zu ermitteln, was der Primärfehler war. Auf diese Weise kann die wahre Ursache eines Haltens des Fließbandes bestimmt werden ohne durch Sekundärfehler und Tertiärfehler beeinflusst oder fehlgeleitet zu werden. Fig. 10 zeigt ein Beispiel der Bildschirmmaske, mit der die Historien-Information dargestellt wird, wenn bei dem Fließband Fehler auftreten. Die Bildschirmmaske wird ausgelesen und angezeigt mittels Datenübertragung der Historien-Dateien in die Steuerung unter Verwendung von dem File Transfer Protocol (FTP). Die Anzeige der in der linken oberen Ecke der Bildschirmmaske angezeigten Sekunden beschreibt die vergangene Zeit bis zum Auftreten des ersten Fehlers und die Werte in der Bildschirmmaske repräsentieren den aktuellen Wert, eine Verzögerung, die maximale Verzögerung und die Menge der Abweichung zwischen den Walzen. Diese Positionsdaten können in einem Intervall von 150 ms durch Drücken einer Next-Taste 20 variiert werden.

Zusätzlich kann eine Fehlermeldung, die aktuell durch die Bewegungsregelung 3 des Arbeitsstück-Fließbands erfasst worden ist, betrachtet werden durch Drücken einer Fehlerlisten-Taste 21.

(5) Funktion zum Überwachen der Genauigkeit des Fließbands

Das Arbeitsstück-Fließband ist von der Art, dass es von Servomotoren angetrieben wird. Information darüber, wieviel der Motor von einer theoretischen Trajektorie abweicht, kann mittels einer Bewegungsgenauigkeits-Überwachung erhalten werden. Diese Daten werden periodisch überwacht und die periodisch gemessenen Wellenformen werden mit der Wellenform verglichen, die zu dem Zeitpunkt der Auslieferung des Fließbands von der Fabrik erhalten worden ist, wobei berücksichtigt wird, dass der Motor sich in seinen Betriebsbedingungen verändert, so dass Fehler in dem Regelungssystem, in dem Encoder-System und dem Luft-Ausgleichs- System prognostiziert werden können. Fig. 11 zeigt eine Bildschirmmaske zum Überwachen der Bewegungsgenauigkeit. Diese Bildschirmmaske sendet eine Anweisung zu der Bewegungsregelung 3 des Arbeitsstück-Fließbands über das Netzwerk, um eine Bewegungsgenauigkeits-Messung durchzuführen und empfängt das Messergebnis als Datei, um das Messergebnis anzuzeigen. Ein Online-Handbuch zur Wellenform-Diagnose, welches später beschrieben wird, wird angezeigt mittels Eingabe einer Hilfe- Anfrage in die Bildschirmmaske und die Details über einen Wartungsort und die Wartungsmethode werden durch Auswahl eines Wellenform-Formats angezeigt.

(6) Betriebsfunktion des Beobachtungsprogramms

Ein Sortierer übernimmt den Teil der Pressenregelung 2, der als Hauptregelung der großen Presse dient. Da die Komplexität des Systems steigt und eine Vielzahl von Verzahnungen vorgesehen werden aufgrund der zu erreichenden Ausfall-Sicherheit, was einen komplexen Zusammenarbeitsbetrieb beinhaltet, wenn ein bestimmter Sensor ausfällt, wird die Verzahnung für den Sensor aufgehoben und es wird der Betrieb vorläufig weitergeführt und Verzahnungen, die in dem Betrieb nicht auftauchen, werden bestätigt mittels der Programm-Konsole. Diese Funktion dient zum Bestätigen der Verzahnungen für den Fall des Auftretens eines Maschinenfehlers und zum Bereitstellen von Unterstützung für einen Prozess zum Wiederherstellen der normalen Betriebsfunktion nach aufgetretener Abnormalität von einem entfernten Ort aus für den oben beschriebenen Fall. Nachdem eine Verbindung mittels der Selbstwähl-Verbindung aufgebaut worden ist, wird diese Funktion mittels einer Ausdehnungsfunktion in der Programmkonsole, die als Software von dem Sortiererhersteller zur Verfügung gestellt wird.

Deshalb ist die Fernüberwachung möglich, solange der Sortierer mittels der Ethernet-Verbindung von der Programmkonsole, d. h. dem entsprechenden Programm in der Programmkonsole, unterstützt wird. Fig. 12 zeigt ein Beispiel der Bildschirmmaske zum Überwachen des entsprechenden Programms.

(7) Online-Handbuch zur Wartungsunterstützung

Diese Funktion ist ein Leithandbuch, mit dem ein Ausfall-Ort angezeigt wird, der aus den gemessenen Wellenformen bestimmt worden ist, wobei der Ausfall-Ort auf dem Bildschirm der. Bewegungsregelung 3 des Arbeitsstück-Fließband dargestellt wird. Fig. 13 zeigt ein Beispiel der Anleitung, basierend auf einer aktuellen Wellenform von dem Fließband. In dieser Bildschirmmaske werden die Formate der Wellenform als Schlüsselworte zur Diagnose verwendet, so dass die Fehlerursache und ein Maß zur Behebung des Fehlers angezeigt werden, wenn das Format der Wellenform, das in der Bildschirmmaske angezeigt wird, gleich ist der ausgewählten gemessenen Wellenform. Deshalb ist es nicht erforderlich, jeden Wartungsort einzeln zu untersuchen, sondern es ist ausreichend, einen bezeichneten Ort zu untersuchen. Damit werden die benötigte Untersuchungszeit und die Wartungszeit reduziert. Das Handbuch ist in dem Serverterminal 5 als HTML-Datei gespeichert, weshalb das Handbuch eine gute Wartbarkeit aufweist.

Betrachtet man Information, bei der es erforderlich ist, dass sie in Echtzeit erhalten wird, ist die Erfindung gemäß der Weiterbildung derart eingerichtet, dass der Zustand einer Maschine über die analoge Eingabekarte 9 aufgezeichnet wird, bevor ein Fehler auftritt, und zwar als kontinuierliche Zeitreihen-Wellenform-Daten, d. h. als ein Paket von Zeitreihen- Daten. Die aufgezeichneten Daten werden auf dem Bildschirm des Diagnose-Terminals 12, der über die Telefonleitung 11 mit dem Terminalserver 5 verbunden ist, angezeigt. Mit dieser Anordnung kann der Zustand jeder Maschine aus den verteilten Produktionslinien quantitativ auf den ersten Blick von dem Bildschirm an dem entfernten Ort erfasst werden. Dies führt nicht nur zu einer Verbesserung der Effizienz bei der Maschinen-Diagnose, sondern auch zu einer Reduktion der Halte- Zeit einer Produktionslinie aufgrund eines Maschinenausfalls. Die Entwicklung der Änderungen der Wellenform kann auf einfache Weise durch Vergleich mit der Wellenform erhalten werden, die man gewinnt, wenn die Maschine sich in einem normalen Zustand befindet, d. h. unter Normalbedingungen läuft. Zusätzlich kann die zur Wartung benötigte Zeit reduziert werden, da die Ursache eines Fehlers und das Verfahren zur Wartung angezeigt werden durch Verwenden der Wellenform als Schlüssel.

Auch wenn das Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit dem Konzept, angewendet auf eine große Presse beschrieben worden ist, ist zu verstehen, dass die Erfindung auch auf andere Arten von Industriemaschinen, beispielsweise Werkzeugmaschinen, anwendbar ist.

Legende

Legende zu den

Fig.

5 und 6
Überwachen des Drehmoments der Fließband-Servomotoren
Legende zu der

Fig.

7
Überwachen der Frequenzanalyse der Schwungrad-Vibration
Legende zu der

Fig.

12
Vorrichtung Kommentare
Vorrichtung Speicher
Vorrichtung Initialisierungswert
Immer an
Prüfen hydraulische Pumpe
PS Schmiermittel Druck PS
Schmiermittel Verlust
Fehler-Rücksetzen
Klemm Anweisung
Klemm-Lösen-Anweisung
Mittelstange-Stange-Kupplung
Vorderstange-Stange-Kupplung
Vorderstange-Stange-Entkupplung
Betrieb Ölverlust
Prüfen Schmiermittel
Betrieb Öldruck
Presse Betrieb Öl

Claims

1. Verfahren zum Überwachen einer Industriemaschine, bei dem die Betriebsbedingung einer Industriemaschine gemessen und aufgezeichnet wird als kontinuierliche Zeitreihen- Wellenform-Daten und die Wellenform-Daten derart bearbeitet werden, dass sie auf einem Bildschirm eines Terminals dargestellt werden.

2. Industriemaschinen-Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die aufgezeichneten Wellenform-Daten über eine Kommunikationsleitung auf einem Terminal, der sich an einem entfernten Ort befindet, angezeigt werden.

3. Industriemaschinen-Überwachungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Normalbedingung der Industriemaschine vorbereitend als kontinuierliche Zeitreihen-Wellenform-Daten aufgezeichnet werden und auf dem Bildschirm des Terminals graphisch angezeigt werden können, und die Wellenform-Daten, die unter einer bestimmten Betriebsbedingung erhalten werden, mit den Wellenform-Daten unter den Normalbedingungen verglichen werden können, um die Entwicklung der Wellenform-Daten unter den bestimmten Betriebsbedingungen zu erfassen.

4. Industriemaschinen-Überwachungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem eine aktuell angezeigte Bildschirmmaske zu einer Diagnoseführungs-Bildschirmmaske zur Diagnose eines abnormalen Zustands der Industriemaschine umgeschaltet werden kann, basierend auf dem Vergleichsergebnis eines Vergleichs zwischen den Wellenform-Daten unter Normalbedingung und den Wellenform- Daten unter der bestimmten Betriebsbedingung.

5. Industriemaschinen-Überwachungsverfahren nach Anspruch 4, bei dem die aktuell angezeigte Bildschirmmaske von der Diagnoseführungs-Bildschirmmaske zu einer Bildschirmmaske umgeschaltet werden kann, mit der ein Ort angezeigt wird, wo der Fehler aufgetreten ist.

6. System zum Überwachen einer Industriemaschine, aufweisend
Messmittel zum Messen der Betriebsbedingung einer Industriemaschine,
Aufzeichnungsmittel zum Aufzeichnen von Daten, die von dem Messmittel durch Messen als kontinuierliche Zeitreihen- Wellenform-Daten erhalten worden sind,
und Anzeigemittel zum Bearbeiten und graphischen Anzeigen der Wellenform-Daten, die von dem Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet worden sind.

7. Industriemaschinen-Überwachungssystem nach Anpruch 6, zusätzlich aufweisend Übertragungsmittel zum Übertragen der aufgezeichneten Wellenform-Daten zu einem Terminal, der sich an einem entfernten Ort befindet, über eine Kommunikationsleitung, um die aufgezeichneten Wellenform-Daten auf dem Terminal anzuzeigen.

8. Industriemaschinen-Überwachungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Anzeigemittel die Normalbedingung der Industriemaschine, die vorbereitend als kontinuierliche Zeitreihen-Wellenform-Daten aufgezeichnet worden sind, graphisch anzeigt, so dass die unter einer bestimmten Betriebsbedingung erhaltenen Wellenform-Daten mit den Wellenform-Daten unter Normalbedingung verglichen werden können, um die Entwicklung der Wellenform-Daten unter der bestimmten Betriebsbedingung zu erfassen.

9. Industriemaschinen-Überwachungssystem nach Anspruch 8, bei dem das Anzeigemittel eine Diagnoseführung anzeigt, mit der die Ursache eines Fehlers und einer Möglichkeit zu dessen Lösung angezeigt wird, basierend auf dem Vergleichsergebnis eines Vergleichs zwischen den Wellenform-Daten unter Normalbedingung und den Wellenform-Daten unter der bestimmten Betriebsbedingung.