DE102012101166A1

DE102012101166A1 - Verfahren und System zur Simulation eines Überwachungssystems

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Publication number: DE102012101166A1
Application number: DE102012101166A
Authority: DE
Inventors: David Victor Stevens; Sunil Mandhan; Sajith Nair; John Wesley Grant; Abhishek Janardan Bajare; Michel L. Rottmann; Sean Afshar Tabrizi
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2012-08-16
Also published as: US20120209578A1; DK201270074A; CN102645243A

Abstract

Geschaffen ist ein Simulationssystem (100), zu dem gehören: ein Display (104); ein Prozessor (102), der mit dem Display verbunden ist; und ein von einem Rechner auslesbares Medium, das mit dem Prozessor verbunden ist. Das von einem Rechner auslesbare Medium beinhaltet mindestens ein Überwachungsmodul (208), das dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Eingabesignal aufzunehmen und auf der Grundlage jedes aufgenommenen Eingabesignals wenigstens ein Überwachungssignal zu erzeugen, und ein Rückwandplatinenmodul (206), das mit dem wenigstens einen Überwachungsmodul verbunden ist, um auf der Grundlage jedes aufgenommenen Überwachungssignals wenigstens ein Rückwandplatinensignal zu erzeugen.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Überwachungssysteme und speziell ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Simulieren eines Überwachungssystems.
Zumindest einige bekannte Maschinen können im Betrieb Schwingungen hervorbringen oder ein sonstiges ungewöhnliches Verhalten zeigen. Um ein solches Verhalten zu überwachen und/oder zu erfassen, können ein oder mehrere Sensoren genutzt werden, um beispielsweise ein Maß einer in einer Motorantriebswelle auftretenden Schwingung, eine Drehzahl der Motorantriebswelle und/oder eine beliebige sonstige Betriebscharakteristik einer Maschine oder eines Motors zu bestimmen.
Bekannte Sensoren sind häufig mit einem Überwachungssystem verbunden, das mehrere Überwachungseinrichtungen enthält und Daten von den Sensoren sammelt. Spezieller nimmt jede Überwachungseinrichtung in einigen Überwachungssystemen Messwerte von einem oder mehreren Sensoren auf und führt an den aufgenommenen Messwerten einen oder mehrere Verarbeitungsschritte durch. Die verarbeiteten Messsignale werden anschließend zu einer Diagnoseplattform übertragen, die die Messwerte für einen Benutzer auf einem Display wiedergibt.
Aufgrund des Verarbeitungsaufwands und der erforderlichen Überwachungseinrichtungen können zumindest einige bekannte Überwachungssysteme kostspielig sein. Darüber hinaus sind bekannte Überwachungssysteme bei der Überwachung von Komponenten von zu testenden Maschinen oder von anderen Vorrichtungen, die an entfernten Orten angeordnet sind, möglicherweise ineffizient.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einem Ausführungsbeispiel ist ein Simulationssystem geschaffen, zu dem gehören: ein Display; ein Prozessor, der mit dem Display verbunden ist; und ein von einem Rechner auslesbares Medium, das mit dem Prozessor verbunden ist. Das von einem Rechner auslesbare Medium enthält: mindestens ein Überwachungsmodul, das dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Eingabesignal aufzunehmen und auf der Grundlage jedes aufgenommenen Eingabesignals wenigstens ein Überwachungssignal zu erzeugen; und ein Rückwandplatinenmodul, das mit dem wenigstens einen Überwachungsmodul verbunden ist, um auf der Grundlage jedes aufgenommenen Überwachungssignals wenigstens ein Rückwandplatinensignal zu erzeugen.
In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein Simulator zum Simulieren des Betriebs eines Überwachungssystems geschaffen. Zu dem Simulator gehören: mindestens ein Sensormodul, das dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sensorsignal zu erzeugen; und wenigstens ein Überwachungsmodul, das dazu eingerichtet ist, das wenigstens eine Sensorsignal aufzunehmen und auf der Grundlage jedes aufgenommenen Sensorsignals wenigstens ein Überwachungssignal zu erzeugen. Zu dem Simulator gehört außerdem ein Rückwandplatinenmodul, das mit dem wenigstens einen Überwachungsmodul Verbunden ist und das dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage jedes aufgenommenen Überwachungssignals wenigstens ein Rückwandplatinensignal zu erzeugen.
In noch einem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zur Darstellung eines Betriebs eines Überwachungssystems geschaffen, mit den Schritten: Aufnehmen wenigstens eines Sensorsignals, das eine gemessene Betriebsbedingung einer Maschine kennzeichnet; Simulieren einer Antwort eines Überwachungssystems auf jedes aufgenommene Sensorsignal; und Bereitstellen der simulierten Antwort für einen Benutzer. Der Schritt des Simulierens eines Überwachungssystems beinhaltet die Schritte; Verarbeiten jedes aufgenommenen Sensorsignals in wenigstens einem Überwachungsmodul; Erzeugen wenigstens eines Überwachungssignals auf der Grundlage jedes aufgenommenen Sensorsignals durch das wenigstens eine Überwachungsmodul; und Umwandeln jedes aufgenommenen Überwachungssignals in wenigstens ein Rückwandplatinensignal.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt in einem Blockschaltbild ein exemplarisches Simulationssystem, das genutzt werden kann, um einen Betrieb eines Überwachungssystems zu simulieren.
2 zeigt in einem Blockschaltbild einen exemplarischen Simulator, der in Zusammenhang mit dem in 1 dargestellten Simulationssystem verwendet werden kann.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines exemplarischen Verfahrens zur Darstellung eines Betriebs eines Überwachungssystems, das in Zusammenhang mit dem in 1 dargestellten Simulationssystem genutzt werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 veranschaulicht ein Simulationssystem 100, das genutzt werden kann, um einen Betrieb eines Überwachungssystems zu simulieren. In dem Ausführungsbeispiel gehören zu dem Simulationssystem 100: ein Prozessor 102; ein Display 104; ein Speicher 106; eine Datenkommunikationsschnittstelle 108; und eine Benutzerschnittstelle 110. Das Display 104, der Speicher 106, die Datenkommunikationsschnittstelle 108 und die Benutzerschnittstelle 110 sind sämtliche mit dem Prozessor 102 verbunden und tauschen mit diesem Daten aus. In dem hier verwendeten Sinne beinhaltet der Begriff ”Prozessor” ein beliebiges geeignetes programmierbares System, beispielsweise Systeme und Mikrocontroller, Schaltkreise mit reduziertem Befehlssatz (RISC), anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASIC), programmierbare Logikschaltungen (speicherprogrammierbare Steuerungen) und beliebige sonstige Schaltkreise, die in der Lage sind, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die oben erwähnten Beispiele sind lediglich exemplarisch und sollen daher keinesfalls die Definition und/oder Bedeutung des Ausdrucks ”Prozessor” beschränken. In dem Ausführungsbeispiel kann das Display 104, ohne darauf beschränken zu wollen, beinhalten: ein Flüssigkristall-Display (LCD); eine Kathodenstrahlröhre (CRT); einen Plasmabildschirm; und/oder ein beliebiges geeignetes visuelles Ausgabegerät, das in der Lage ist, grafische Daten und/oder einen Text für einen Benutzer auf einem Bildschirm wiederzugeben.
In dem Ausführungsbeispiel kann der Speicher 106 ein von einem Computer auslesbares Medium beinhalten, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, ein Festplattenlaufwerk, ein Festkörperlaufwerk, eine Diskette, eine Flashlaufwerk, eine Compact-Disk (CD), eine digitale Video-Disc (DVD), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), und/oder ein beliebiges geeignetes Speichergerät, das es dem Prozessor 102 erlaubt, Befehle und/oder Daten zu speichern, abzurufen und/oder auszuführen. Darüber hinaus kann der Speicher 106 ein oder mehrere lokale und/oder entfernt angeordnete Speichergeräte beinhalten.
In ähnlicher Weise kann die Datenkommunikationsschnittstelle 108 in dem Ausführungsbeispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, folgendes beinhalten: eine Netzwerkschnittstellensteuereinrichtung (Netzwerkkarte); einen Netzwerkadapter; einen Transceiver; und/oder eine beliebige geeignete Kommunikationsvorrichtung, die es dem Simulationssystem 100 erlaubt, die hierin beschriebene Funktion zu erfüllen. Die Datenkommunikationsschnittstelle 108 kann dazu eingerichtet sein, mittels eines beliebigen geeigneten Datenkommunikationsprotokolls, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, durch ein verdrahtetes Ethernet-Protokoll IEEE 802.3 des Institute of Electrical and Electronics Engineers oder durch ein drahtloses Ethernet-Protokoll, beispielsweise, ohne darauf beschränken zu wollen, ein IEEE 802.11 Protokoll, ein IEEE 802.15 Protokoll und/oder ein IEEE 802.16 Protokoll, eine Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Netzwerk und/oder mit einem oder mehreren Datenkommunikationssystemen herzustellen.
In dem Ausführungsbeispiel kann die Benutzerschnittstelle 110, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Tastatur, ein Tastenfeld, eine Maus, ein Zeigegerät, einen auf Berührung ansprechenden Schirm, ein Audioeingabegerät und/oder eine beliebige geeignete Einrichtung beinhalten, die es einem Benutzer erlaubt, Daten in das Simulationssystem 100 einzugeben und/oder von dem Simulationssystem 100 abzurufen. In einem Ausführungsbeispiel wird die Benutzerschnittstelle 110 genutzt, um eine (nicht gezeigte) grafische Benutzerschnittstelle (GUI), die auf dem Display 104 angezeigt ist, interaktiv zu bedienen.
2 veranschaulicht in einem Blockschaltbild einen exemplarischen Simulator 200, der in Zusammenhang mit dem (in 1 dargestellten) Simulationssystem 100 verwendet werden kann. In dem Ausführungsbeispiel wird der Simulator 200 in einem von einem Rechner auslesbaren Medium ausgeführt, z. B. in dem (in 1 dargestellten) Speicher 106. Ein Prozessor, z. B. der (in 1 dargestellte) Prozessor 102, führt in dem Speicher 106 enthaltene Befehle aus, um die Funktionen des Simulators 200 zu erfüllen. In einer Abwandlung kann ein beliebiges geeignetes System genutzt werden, in dem der Simulator 200 untergebracht ist und/oder das die hierin beschrieben Funktionen des Simulators 200 durchführt. In dem Ausführungsbeispiel weist der Simulator 200 eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI) 202 und ein Hardwaresimulatormodul 204 auf, das mit dem GUI 202 verbunden ist und sich in Datenaustausch mit dem GUI 202 befindet.
In dem Ausführungsbeispiel wird das GUI 202 in dem Speicher 106 ausgeführt und selektiv auf dem (in 1 dargestellten) Display 104 angezeigt. Darüber hinaus wird das GUI 202 zumindest teilweise über die (in 1 dargestellten) Benutzerschnittstelle 110 gesteuert. In einer Abwandlung kann das GUI 202 in einem beliebigen geeigneten, beispielsweise entfernt angeordneten System, das es dem Simulator 200 gestattet, die hier beschriebenen Aufgaben zu erfüllen, enthalten sein, darauf angezeigt werden und/oder damit gesteuert werden. Das GUI 202 ermöglicht es einem Benutzer, das Hardwaresimulatormodul 204 zu steuern und/oder interaktiv zu bedienen. Mittels einer solchen interaktiven Bedienung kann der Benutzer dem Hardwaresimulatormodul 204 Komponenten beispielsweise hinzufügen, daraus entfernen, sie umordnen, miteinander verbinden, trennen und/oder modifizieren.
In dem Ausführungsbeispiel gehören zu dem Hardwaresimulatormodul 204: ein Rückwandplatinenmodul 206; wenigstens ein Überwachungsmodul 208, das mit dem Rückwandplatinenmodul 206 verbunden ist; und wenigstens ein Sensormodul 210, das mit jedem Überwachungsmodul 208 verbunden ist. In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff ”Modul” ein Computerprogramm, einen Datensatz und/oder einen Befehlssatz, der eine Komponente oder ein System, beispielsweise eine Hardwarekomponente eines Überwachungssystems, repräsentiert. In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet das Hardwaresimulatormodul 204 mehrere Überwachungsmodule 208 und mehrere Sensormodule 210. Die Sensormodule 210 simulieren den Betrieb eines oder mehrerer Sensoren, Messwertgeber und/oder beliebiger geeigneter Messeinrichtungen. In dem hier verwendeten Sinne beziehen sich die Begriffe ”simulieren” und ”Simulation” auf ein Modell oder eine Darstellung des Betriebs einer Komponente oder eines Systems. Beispielsweise werden während einer Simulation ein oder mehrere Eingangssignale empfangen, und es werden auf der Grundlage der aufgenommenen Eingabesignale ein oder mehrere erwartete Ausgabesignale der simulierten Komponente bzw. des Systems erzeugt. In einem speziellen Ausführungsbeispiel simuliert das Hardwaresimulatormodul 204 und/oder der Simulator 200 einen Betrieb eines Überwachungssystems, beispielsweise eines Maschinenschutzsystems der Reihe 3500 der Firma General Electric. In einer Abwandlung simuliert das Hardwaresimulatormodul 204 und/oder der Simulator 200 einen Betrieb eines beliebigen geeigneten Überwachungssystems.
In dem Ausführungsbeispiel erzeugen die Sensormodule 210 ein oder mehrere Sensorsignale oder andere Eingabesignale, die eine oder mehrere gemessene Betriebsbedingungen einer oder mehrerer Maschinen kennzeichnen, beispielsweise, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, einer Gasturbine, eines Verdichters, eines Elektromotors und/oder einer beliebigen geeigneten Maschine. Die Sensorsignale können, ohne darauf beschränken zu wollen, eine gemessene Temperatur, eine gemessene Schwingungsamplitude, eine gemessene Drehgeschwindigkeit, eine gemessene Ausdehnung und/oder beliebige geeignete Messwerte oder erfasste Bedingungen einer oder mehrerer Komponenten einer Maschine kennzeichnen. In dem Ausführungsbeispiel ist jedes Sensormodul 210 mit einem entsprechenden Überwachungsmodul 208 verbunden, so dass jedes Modul 208 wenigstens ein Sensorsignal oder ein sonstiges Eingabesignal von den Modulen 210 aufnimmt. In einer Abwandlung sind die Sensormodule 210 mit dem Rückwandplatinenmodul 206 verbunden, und die Sensormodule 210 übertragen Sensorsignale über das Rückwandplatinenmodul 206 zu den Überwachungsmodulen 208. In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel enthält der Simulator 200 die Sensormodule 210 nicht, vielmehr werden Daten, die ein oder mehrere Sensorsignale repräsentieren, aus einer Datei, Datenbank, oder aus einer sonstigen geeigneten Datenstruktur bereitgestellt, die in einem Arbeitsspeicher, z. B. in dem Speicher 106, gespeichert sind. In noch einem Ausführungsbeispiel nimmt der Simulator 200 ein oder mehrere Sensorsignale von einem oder mehreren physikalischen Sensoren auf, die mit einer Maschine betriebsmäßig verbunden sind. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Sensormodule 210 in einem (nicht gezeigten) von dem Simulator 200 entfernt angeordneten externen System untergebracht und/oder enthalten, und das externe System überträgt die Sensorsignale über ein Netzwerk oder über einen sonstigen geeigneten Datenkanal zu dem Simulator 200.
Jedes Sensormodul 210 in dem Ausführungsbeispiel simuliert und/oder misst eine sich von jedem der übrigen Sensormodule 210 unterscheidende Betriebsbedingung der Maschine. In einer Abwandlung können mehrere Sensormodule 210 verwendet werden, die dieselben Betriebsbedingungen messen (d. h. es können ein oder mehrere doppelte Sensormodule 210 vorgesehen sein). Die Sensormodule 210 können eine beliebige geeignete Anzahl und/oder Frequenz von Sensorsignalen erzeugen. Beispielsweise können die Module 210 Sensorsignale in vorbestimmten Intervallen, fortlaufend, mit einer vorbestimmten Frequenz, und/oder bei einer variablen Frequenz erzeugen. Die Charakteristik der Sensormodule 210 und/oder Sensorsignale kann mittels des GUI 202 geeignet angepasst werden. Beispielsweise kann das GUI 202 Anpassungen an eine Sensorsignalamplitude, an einen Versatz und/oder eine Basis des Sensorsignals, an eine Anzahl von Sensorsignalen, die durch die Sensormodule 210 erzeugt werden und/oder an eine beliebige sonstige Charakteristik der Sensormodule 210 und/oder der Sensorsignale ermöglichen.
Die Überwachungsmodule 208 sind mit den Sensormodulen 210 verbunden und nehmen Sensorsignale auf, die von den Sensormodulen 210 übertragen werden. Jedes Überwachungsmodul 208 verarbeitet wenigstens ein Sensorsignal und/oder eine gemessene Betriebsbedingung, die von den Sensormodulen 210 her aufgenommen ist. In dem hier verwendeten Sinne bezieht sich der Begriff ”Verarbeiten” auf die Durchführung einer Operation, Anpassung und/oder Veränderung an wenigstens einer Charakteristik eines Sensorsignals oder einer sonstigen geeigneten Komponente des Simulators 200. In dem Ausführungsbeispiel werden die Sensorsignale in einem digitalen Format zu den Überwachungsmodulen 208 übertragen. In einem Ausführungsbeispiel nehmen die Überwachungsmodule 208 ein oder mehrere Sensorsignale nicht von den Sensormodulen 210, sondern von einem externen System und/oder von physikalischen Sensoren auf, und die Überwachungsmodule 208 wandeln die Sensorsignale vor einer Verarbeitung der Sensorsignale in eine digitale Form um.
In dem Ausführungsbeispiel verarbeitet jedes Überwachungsmodul 208 ein anderes Sensorsignal, das von den übrigen Überwachungsmodulen 208 stammt. In einer Abwandlung können ein oder mehrere doppelte Überwachungsmodule 208 dieselben Sensorsignale verarbeiten. Die Überwachungsmodule 208 verarbeiten jedes Sensorsignal durch Synchronisieren des Sensorsignals mit einem oder mehreren Referenzsignalen und/oder sonstigen Sensorsignalen, durch Anpassen einer Amplitude des Sensorsignals, durch Einstellen einer Frequenz und/oder einer Phasenverschiebung des Sensorsignals, durch Zusammenführen des Sensorsignals mit einem oder mehreren sonstigen Sensorsignalen und/oder anderen geeigneten Signalen, und/oder durch Speichern eines oder mehrerer Werte, die das Sensorsignal kennzeichnen, in dem Arbeitsspeicher 106 und/oder in einer beliebigen geeigneten lokalen und/oder entfernt angeordneten Speichereinrichtung. Die Überwachungsmodule 208 können außerdem eine Verzögerung gegenüber den Sensorsignalen je nach Wunsch puffern und/oder steigern. Darüber hinaus können die Überwachungsmodule 208 eine oder mehrere Statussignale erzeugen, die einem oder mehreren Sensorsignalen zugeordnet sind. Beispielsweise können die Module 208 Signale, die ein Sensordriften kennzeichnen, Signale, die kennzeichnen, ob sich die Sensorsignale innerhalb einer erwarteten Amplitude oder eines erwarteten Frequenzbereichs befinden, und/oder Signale erzeugen, die Fehler oder Zustände eines Sensors kennzeichnen. Die Überwachungsmodule 208 können zudem Alarmsignale erzeugen, falls ein Sensorsignal eine vorbestimmte Alarmbedingung erfüllt, d. h. falls ein Sensorsignal eine vorbestimmte Amplitude oder einen vorbestimmten Frequenzschwellwert überschreitet.
Die Überwachungsmodule 208 können darüber hinaus physikalische Daten, die die Maschine, die Sensormodule 210 und/oder eine beliebige sonstige Komponente des Überwachungssystems betreffen, in dem Arbeitsspeicher 106 und/oder in einer beliebigen geeigneten lokalen und/oder entfernt angeordneten Speichereinrichtung speichern. Beispielsweise können die Überwachungsmodule 208 Daten speichern, die folgendes kennzeichnen: eine Ausrichtung eines oder mehrerer Sensoren, die durch die Sensormodule 210 repräsentiert sind; eine Drehrichtung einer Antriebswelle und/oder einer sonstigen Komponente der Maschine; eine Geometrie und/oder beliebige sonstige Eigenschaft einer Verdichtungskammer der Maschine; und/oder beliebige sonstige physikalische Eigenschaften oder Daten, die eine oder mehrere Komponenten des Überwachungssystems betreffen. Weiter können die Überwachungsmodule 208 und/oder der Simulator 200 die gespeicherten physikalischen Daten verarbeiten oder in sonstiger Weise mit einem oder mehreren aufgenommenen Sensorsignalen, wie sie hierin beschrieben sind, zusammenzuführen.
Jedes Überwachungsmodul 208 in dem Ausführungsbeispiel erzeugt auf der Grundlage jedes aufgenommenen Sensorsignals ein oder mehrere Überwachungssignale. Spezieller wandelt jedes Überwachungsmodul 208 die Sensorsignale und/oder die gespeicherten physikalischen Daten in ein oder mehrere Überwachungssignale um, die nach einer Verarbeitung durch die Module 208 von den Überwachungsmodulen 208 zu dem Rückwandplatinenmodul 206 übertragen werden. In dem Ausführungsbeispiel können die Überwachungsmodule 208 die Sensorsignale in ein Busprotokoll oder in ein beliebiges sonstiges Signalformat umwandeln, das für eine Datenkommunikation mit dem Rückwandplatinenmodul 206 geeignet ist. Darüber hinaus können die Überwachungsmodule 208 untereinander und/oder mit dem Rückwandplatinenmodul 206 Daten austauschen, d. h. es können Überwachungssignale und/oder sonstige geeignete Signale von einem Überwachungsmodul 208 zu einem anderen Überwachungsmodul 208 und/oder zu dem Rückwandplatinenmodul übertragen werden. Spezieller können die Überwachungsmodule 208 über das Rückwandplatinenmodul 206 und/oder unmittelbar zwischen den Überwachungsmodulen 208 Daten austauschen. Solche Überwachungssignale können, jedoch ohne darauf beschränken zu wollen, die verarbeiteten Sensorsignale, Statussignale, Alarmsignale, Signale, die gespeicherte physikalische Daten einer oder mehrerer Komponenten des Überwachungssystems kennzeichnen, und/oder ein beliebiges sonstiges Signal beinhalten.
Das Rückwandplatinenmodul 206 erzeugt auf der Grundlage jedes von den Überwachungsmodulen 208 aufgenommenen Überwachungssignals wenigstens ein Rückwandplatinensignal. Spezieller nimmt das Rückwandplatinenmodul 206 Überwachungssignale von den Überwachungsmodulen 208 auf und wandelt jedes Überwachungssignal in ein oder mehrere Rückwandplatinensignale um. In einem speziellen Ausführungsbeispiel wandelt das Rückwandplatinenmodul 206 Überwachungssignale, die ein erstes Signalformat und/oder Protokoll aufweisen, in Rückwandplatinensignale um, die ein zweites Signalformat und/oder Protokoll aufweisen. In dem Ausführungsbeispiel werden die Überwachungssignale in einem Signalformat übertragen, bei dem Signalwerte in Form digitaler Amplitudenwerte repräsentiert sind. Das Rückwandplatinenmodul 206 wandelt die digitalen Amplitudenwerte in einen spannungsäquivalenten Wert um, der anschließend auf der Grundlage des aufgenommenen Überwachungssignaltyps in einen geeigneten Signaltyp und -wert umgewandelt wird. Beispielsweise kann der Signaltyp, ohne darauf beschränken zu wollen, Meter, Sekunden, Ampere, Watt, Volt und/oder einen beliebigen geeigneten Messwerttyp beinhalten. In einem Ausführungsbeispiel führt das Rückwandplatinenmodul 206 die Überwachungssignale zusammen, verarbeitet sie und/oder speichert sie in dem Arbeitsspeicher 106 und/oder in einem beliebigen geeigneten Speicher. Das Rückwandplatinenmodul 206 überträgt die Rückwandplatinensignale zu einem Displaysystem 214, wobei die Signale auf dem Displaysystem 214 mittels einer beliebigen Kombination von grafischer und/oder schriftlicher Darstellung angezeigt werden, die es einem Benutzer ermöglicht Ergebnisse einer Simulation und/oder einen Betrieb des Simulators 200 zu beobachten.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Displaysystem 214 in dem Simulationssystem 100 enthalten. In einem solchen Ausführungsbeispiel gibt das Displaysystem 214 Simulationsergebnisse (d. h. den simulierten Betrieb des Überwachungssystems) auf dem Display 104 wieder. In einer Abwandlung kann das Displaysystem 214 ein entfernt angeordneter Computer und/oder ein sonstiges geeignetes System sein, das es dem Displaysystem 214 und dem Simulator 200 gestattet, die hier beschriebene Funktion zu erfüllen. In dem Ausführungsbeispiel führt das Displaysystem 214 eine Überwachungssoftware 216 aus, die wenigstens einen Aspekt der Rückwandplatinensignale umformatiert und/oder auf dem Display wiedergibt. Beispielsweise kann die Überwachungssoftware Diagramme, Schwingungsverläufe, Trends, Datendiagramme, Graphen, Pegel, Warnsignalwerte, Zustandswerte und/oder beliebige Kombination grafischer und/oder schriftlicher Darstellungen wiedergeben, die eine oder mehrere Aspekte des Simulators 200 und/oder einer oder mehrerer Komponenten, und/oder Ausgabesignale des Simulators 200 kennzeichnen. Durch die Aufnahme simulierter Messwerte von dem Simulator 200 kann das Displaysystem 214 und/oder die Überwachungssoftware 216 überprüft werden, um zu ermitteln, ob eine oder mehrere Aspekte, beispielsweise ein oder mehrere Diagramme, Graphen, Trends, Schwingungsverläufe und/oder ein beliebiger sonstiger Aspekt des Displaysystems 214 und/oder der Überwachungssoftware 216 erwartungsgemäß arbeiten.
Von dem Simulator 200 stammende Ausgabesignale können mit einer beliebigen geeigneten Frequenz lokal oder entfernt gespeichert werden. Darüber hinaus kann jedes Modul und/oder jede Komponente des Simulators 200, beispielsweise mittels einer CD, einer Benutzerschnittstelle 110, eines Flashlaufwerks und/oder eines beliebigen geeigneten Mediums oder Geräts, lokal modifiziert und/oder aktualisiert werden. Darüber hinaus oder alternativ kann jedes Modul und/oder jede Komponente des Simulators 200 über die (in 1 dargestellte) Datenkommunikationsschnittstelle 108, über ein Netzwerk und/oder über beliebige sonstige entfernt angeordnete Schnittstellen, Medien und/oder Kanäle modifiziert und/oder von Ferne her aktualisiert werden.
Im Betrieb nimmt der Simulator 200 Sensorsignale von den Sensormodulen 210, von in einer Datenbank oder Datei gespeicherten Daten und/oder von einem externen System auf. Die Sensorsignale kennzeichnen gemessene Betriebsbedingungen einer Maschine oder Einrichtung, die überwacht und/oder simuliert wird. Die Sensorsignale werden in einem digitalen Format zu den Überwachungsmodulen 208 übertragen. Falls die Sensorsignale in einem analogen Format aufgenommen sind, wandelt der Simulator 200 die Sensorsignale in ein digitales Format um, bevor die Sensorsignale zu den Überwachungsmodulen 208 übertragen werden. In einer Abwandlung wandeln die Überwachungsmodule 208 die Sensorsignale in ein digitales Format um.
Jedes Überwachungsmodul 208 verarbeitet die Sensorsignale und überträgt wenigstens ein Signal zu anderen Überwachungsmodulen 208. Beispielsweise kann ein erstes Sensormodul 210 eine Drehgeschwindigkeit einer Maschinenantriebswelle erfassen und ein erstes Sensorsignal übertragen, das einen Zeitsteuerungsmesswert beinhaltet, der auf der gemessenen Drehgeschwindigkeit begründet ist. Ein erstes Überwachungsmodul 208 kann von dem ersten Sensormodul 210 das erste Sensorsignal aufnehmen, das den Zeitsteuerungsmesswert beinhaltet, und kann das erste Sensorsignal nach einem Verarbeiten des ersten Sensorsignals zu einem oder mehreren der Überwachungsmodule 208 übertragen, beispielsweise zu einem zweiten Überwachungsmodul 208. In einer Abwandlung kann ein erstes Überwachungsmodul 208 das erste Sensorsignal zu einem oder mehreren der Überwachungsmodule 208 übertragen, ohne es zu verarbeiten. Das zweite Überwachungsmodul 208, das ein solches Signal, ob verarbeitet oder unverarbeitet, aufnimmt, kann den Zeitsteuerungsmesswert mit einem oder mehreren Messwertsignalen zusammenführen, die von einem zweiten Sensormodul 210 her aufgenommen sind, um ein zusammengesetztes Überwachungssignal zu kompilieren. Weitere Sensorsignale und/oder Messsignale können zusammengeführt werden, um das zusammengesetzte Überwachungssignal zu erzeugen.
In dem Ausführungsbeispiel erzeugt jedes Überwachungsmodul 208 wenigstens ein Überwachungssignal, das zu dem Rückwandplatinenmodul 206 übertragen wird. Vor einer Umwandlung der Überwachungssignale in ein oder mehrere Rückwandplatinensignale führt das Rückwandplatinenmodul 206 die Überwachungssignale zusammen, verarbeitet sie und/oder speichert sie. Spezieller wandelt das Rückwandplatinenmodul 206 in dem Ausführungsbeispiel die Überwachungssignale, die ein erstes Signalformat aufweisen, vor dem Übertragen der Rückwandplatinensignale zu dem Displaysystem 214 in ein oder mehrere Rückwandplatinensignale um, die ein zweites Signalformat aufweisen. In dem Ausführungsbeispiel formatiert das Displaysystem 214 die Rückwandplatinensignale mit Blick auf eine Anzeige um, gestaltet sie um und/oder verarbeitet sie, und gibt die Ergebnisse oder Operationen des Simulators 200 und/oder Aspekte der Maschine oder der Einrichtung, die überwacht und/oder simuliert wird, auf einem Display wieder.
3 zeigt ein exemplarisches Verfahren 300 zum Darstellen oder Simulieren eines Überwachungssystems. In dem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren 300 mittels des (in 1 dargestellten) Simulationssystems und des (in 2 gezeigten) Simulators 200 durchgeführt. Das Verfahren 300 beinhaltet den Schritt des Aufnehmens 302 wenigstens eines Sensorsignals, das eine gemessene Betriebsbedingung einer Maschine kennzeichnet, die überwacht und/oder simuliert wird. Eine Antwort des Überwachungssystems auf jedes aufgenommene Sensorsignal wird durch einen geeigneten Simulator, z. B. durch den Simulator 200, simuliert 304. Spezieller wird während der Simulation 304, jedes aufgenommene Sensorsignal 302 in wenigstens einem (in 2 gezeigten) Überwachungsmodul 208 verarbeitet 306, und wenigstens ein Überwachungssignal wird durch das wenigstens eine Überwachungsmodul 208 erzeugt 308. Jedes Überwachungssignal wird anschließend in wenigstens ein Rückwandplatinensignal umgewandelt 310. Das Ergebnis der Simulation 304 (d. h. die simulierte Antwort des Überwachungssystems auf jedes aufgenommene Sensorsignal 302) wird einem Benutzer bereitgestellt 312, beispielsweise indem die simulierte Antwort auf einem Display wiedergegeben wird. Spezieller werden die Rückwandplatinensignale in dem Ausführungsbeispiel zu dem (in 1 dargestellten) Displaysystem 214 übertragen, das die Rückwandplatinensignale mit Blick auf eine Anzeige umformatiert, konfiguriert und/oder verarbeitet. Der Betrieb eines Überwachungssystems und/oder einer Maschine, die überwacht und/oder simuliert wird, kann beobachtet werden, indem die Simulationsreaktion und/oder Simulationsergebnisse auf dem Displaysystem 214 betrachtet werden. Darüber hinaus kann ein Betrieb des Displaysystems 214 und/oder der Überwachungssoftware 216 mittels des Simulators 200 verifiziert werden, indem die Simulationsreaktion und/oder die Simulationsergebnisse betrachtet werden und die Simulationsreaktion und/oder die Simulationsergebnisse mit einer erwarteten Antwort und/oder einem erwarteten Ergebnis verglichen werden.
In dem Ausführungsbeispiel wird jedes Sensorsignal in ein digitales Format umgewandelt. In einer Abwandlung werden bei der Erzeugung 308 wenigstens eines Überwachungssignals mindestens zwei aufgenommene Sensorsignale zusammengeführt, oder jedes Sensorsignal wird verarbeitet 306, oder jedes Sensorsignal wird in einem Speicher gespeichert, und/oder jedes Sensorsignal wird mit einem Referenzsignal synchronisiert. In noch einem Ausführungsbeispiel wird jedes Überwachungssignal in wenigstens ein Rückwandplatinensignal umgewandelt 310, wobei wenigstens ein Überwachungssignal aufgenommen wird, das ein erstes Signalprotokoll aufweist, und in wenigstens ein Überwachungssignal umgewandelt 310 wird, das ein zweites Signalprotokoll aufweist. In einem weiteren abgewandelten Ausführungsbeispiel wird auf der Grundlage jedes umgewandelten Überwachungssignals wenigstens ein Rückwandplatinensignal erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel wird jedes Überwachungssignal, wie es hierin beschrieben ist, in ein zweites Signalprotokoll umgewandelt 310, indem jedes Überwachungssignal in einem Rückwandplatinenmodul, z. B. in dem (in 2 gezeigten) Rückwandplatinenmodul 206, verarbeitet wird.
Im Ergebnis ermöglicht der Simulator 200 den Betrieb einer Maschine oder Einrichtung kostengünstig darzustellen. Darüber hinaus ermöglicht der Simulator 200 einen Betrieb des Displaysystems 214 und/oder der Überwachungssoftware 216 zu verifizieren. Der Simulator 200 ermöglicht es einem Benutzer, Sensordaten und/oder sonstige geeignete Daten zu simulieren und/oder zu importieren, die eine oder mehrere Betriebscharakteristiken oder Aspekte der Maschine kennzeichnen. Der Simulator 200 simuliert eine Antwort eines Überwachungssystems auf die Daten und gibt die Ergebnisse der Simulation auf dem Displaysystem 214 wieder. Dementsprechend ermöglicht der Simulator 200, den Betrieb einer Maschine, eines Überwachungssystems und/oder eines Displaysystems darzustellen und/oder zu verifizieren. Darüber hinaus ermöglicht der Simulator 200, den Betrieb entfernt angeordneter Systeme und/oder Maschinen darzustellen. Falls beispielsweise an einer Maschine, die in einer entfernt angeordneten Einrichtung angeordnet ist, ein Ausfall oder Fehler auftritt, können anhand des Ausfalls oder Fehlers gesammelte Sensordaten und/oder beliebige sonstige Daten mit Blick auf eine Behebung des Problems in den Simulator 200 importiert werden. Der Simulator 200 kann die Sensordaten verarbeiten und die verarbeiteten Daten auf dem Display 214 wiedergeben, wie es hierin beschrieben ist, um eine Identifizierung der Ursache des Ausfalls oder Fehlers durchzuführen.
Ein technischer Effekt der Systeme und des hierin beschriebenen Verfahrens beinhaltet mindestens: (a) Aufnehmen wenigstens eines Sensorsignals, das eine gemessene Betriebsbedingung einer Maschine kennzeichnet; (b) Simulieren einer Antwort eines Überwachungssystems auf jedes aufgenommene Sensorsignal; und (c) Bereitstellen der simulierten Antwort für einen Benutzer.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele schaffen eine effiziente und kostengünstige Einrichtung, die genutzt werden kann, um ein Maschinenüberwachungssystem zu simulieren. Der Simulator und die Simulationssysteme, wie sie hierin beschrieben sind, ermöglichen ein Nachbilden oder Darstellen eines Betriebs eines Überwachungssystems, beispielsweise durch Simulieren und/oder Verarbeiten von Sensorsignalen, die Messwerte eines oder mehrerer Aspekte einer Maschine oder Einrichtung kennzeichnen, die überwacht und/oder simuliert wird. Ein oder mehrere Sensoren, Überwachungsmodule und/oder Rückwandplatinenmodule werden simuliert, und ein Betrieb des Simulators wird auf einem Displaysystem wiedergegeben. Dementsprechend kann ein Überwachungssystem durch den Simulator ersetzt werden, um Kosten zu senken. Durch die Aufnahme simulierter Messwerte von dem Simulator kann ein Displaysystem überprüft werden, um zu ermitteln, ob eine oder mehrere Displayanzeigen, beispielsweise ein oder mehrere Diagramme, Graphen, Trends und/oder Schwingungsverläufe des Displaysystems, den Erwartungen entsprechend funktionieren oder arbeiten. Der Simulator und/oder das Simulationssystem können auch genutzt werden, um Bediener mit Blick auf den Gebrauch des zu untersuchenden Displaysystems, Überwachungssystems und/oder der Maschine oder Einrichtung zu trainieren. Der Simulator und/oder das Simulationssystem kann genutzt werden, um Maschinen, Einrichtungen und/oder gespeicherte Daten zu überprüfen, die in Entfernung von dem Simulator und/oder Simulationssystem angeordnet sind.
Im Vorausgehenden sind Ausführungsbeispiele eines Simulators, Simulationssystems und Verfahrens zum Simulieren eines Überwachungssystems im Einzelnen beschrieben. Das Verfahren, der Simulator und das Simulationssystem sind nicht auf die hierin beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr können Komponenten des Simulators und/oder Simulationssystems, und/oder Schritte des Verfahrens unabhängig und getrennt von hierin beschriebenen anderen Komponenten und/oder Schritten genutzt werden. Beispielsweise kann der Simulator auch in Verbindung mit anderen Überwachungssystemen und Verfahren verwendet werden und ist nicht auf die ausschließliche Verwendung in Zusammenhang mit einem Maschinenüberwachungssystem beschränkt, wie im Vorliegenden beschrieben. Vielmehr kann der Simulator in Verbindung mit vielen sonstigen Leistungssystemen, Einrichtungen, Maschinen und Anwendungen genutzt werden.
Wenn spezielle Merkmale vielfältiger Ausführungsbeispiele der Erfindung in einigen Zeichnungen gezeigt sind und in anderen nicht, dient dies lediglich zur Vereinfachung. Gemäß den Grundzügen der Erfindung kann jedes Merkmal einer Zeichnung in Kombination mit jedem Merkmal jeder anderen Zeichnung herangezogen und/oder in den Schutzumfang einbezogen sein.
Die vorliegende Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung einschließlich des besten Modus zu beschreiben, und um außerdem jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in der Praxis einzusetzen, beispielsweise beliebige Einrichtungen und Systeme herzustellen und zu nutzen, und beliebige damit verbundene Verfahren durchzuführen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann andere dem Fachmann in den Sinn kommende Beispiele umfassen. Solche anderen Beispiele sollen in den Schutzumfang der Ansprüche fallen, falls sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche nicht unterscheiden, oder falls sie äquivalente strukturelle Elemente enthalten, die nur unwesentlich von dem wörtlichen Inhalt der Ansprüche abweichen.
Ein Simulationssystem 100 ist geschaffen, zu dem gehören: ein Display 104; ein Prozessor 102, der mit dem Display verbunden ist; und ein von einem Rechner auslesbares Medium, das mit dem Prozessor verbunden ist. Das von einem Rechner auslesbare Medium enthält: mindestens ein Überwachungsmodul 208, das dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Eingabesignal aufzunehmen und auf der Grundlage jedes aufgenommenen Eingabesignals wenigstens ein Überwachungssignal zu erzeugen; und ein Rückwandplatinenmodul 206, das mit dem wenigstens einen Überwachungsmodul verbunden ist, um auf der Grundlage jedes aufgenommenen Überwachungssignals wenigstens ein Rückwandplatinensignal zu erzeugen.
Bezugszeichenliste

100: Simulationssystem
102: Prozessor
104: Display
106: Speicher
108: Datenkommunikationsschnittstelle
110: Benutzerschnittstelle
200: Simulator
202: Grafische Benutzerschnittstelle (GUI)
204: Hardwaresimulatormodul
206: Rückwandplatinenmodul
208: Überwachungsmodul
210: Sensormodul
214: Displaysystem
216: Überwachungssoftware
300: Verfahren
302: Aufnehmen
304: Simulieren
306: Verarbeitet
308: Erzeugt
310: Umgewandelt
312: Bereitgestellt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 802.3 [0013]
IEEE 802.11 [0013]
IEEE 802.15 [0013]
IEEE 802.16 [0013]

Claims

Simulationssystem (100), zu dem gehören: ein Display (104); ein Prozessor (102), der mit dem Display verbunden ist; und ein von einem Rechner auslesbares Medium, das mit dem Prozessor verbunden ist, wobei das von einem Rechner auslesbare Medium aufweist: wenigstens ein Überwachungsmodul (208), das dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Eingabesignal aufzunehmen und auf der Grundlage jedes aufgenommenen Eingabesignals wenigstens ein Überwachungssignal zu erzeugen; und ein Rückwandplatinenmodul (206), das mit dem wenigstens einen Überwachungsmodul verbunden ist, um auf der Grundlage jedes aufgenommenen Überwachungssignals wenigstens ein Rückwandplatinensignal zu erzeugen.
Simulationssystem (100) nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Überwachungsmodul (208) außerdem dazu eingerichtet ist, mindestens einen der folgenden Schritte durchzuführen: Zusammenführen jedes aufgenommenen Eingabesignals mit mindestens einem weiteren Eingabesignal; Verarbeiten des wenigstens einen Eingabesignals; Speichern des wenigstens einen Eingabesignals; und Synchronisieren des wenigstens einen Eingabesignals.
Simulationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Überwachungsmodul (208) außerdem dazu eingerichtet ist, zu dem Rückwandplatinenmodul (206) wenigstens ein Überwachungssignal zu übertragen, das mindestens ein Alarmsignal, ein Statussignal, ein Signal, das gespeicherte physikalische Daten wenigstens einer Komponente eines Überwachungssystems kennzeichnet, und/oder ein verarbeitetes Sensorsignal beinhaltet.
Simulationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von einem Rechner auslesbare Medium außerdem dazu eingerichtet ist, einen Betrieb eines Überwachungssystems zu simulieren.
Simulationssystem (100) nach Anspruch 4, wobei das Simulationssystem ferner dazu eingerichtet ist, den Betriebszustand des Überwachungssystembetriebs auf dem Display (104) anzuzeigen.
Simulationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von einem Rechner auslesbare Medium zusätzlich wenigstens ein Sensormodul (210) aufweist, das dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Eingabesignal zu erzeugen.
Simulationssystem (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rückwandplatinenmodul (206) außerdem dazu eingerichtet ist, wenigstens ein aufgenommenes Überwachungssignal, das ein erstes Signalprotokoll aufweist, in wenigstens ein Rückwandplatinensignal umzuwandeln, das ein zweites Signalprotokoll aufweist.
Simulator (200) zum Simulieren des Betriebs eines Überwachungssystems, wobei zu dem Simulator (200) gehören: wenigstens ein Sensormodul (210), das dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Sensorsignal zu erzeugen. wenigstens ein Überwachungsmodul (208), das dazu eingerichtet ist, das wenigstens eine Sensorsignal aufzunehmen und auf der Grundlage jedes aufgenommenen Sensorsignals wenigstens ein Überwachungssignal zu erzeugen; und ein Rückwandplatinenmodul (206), das mit dem wenigstens einen Überwachungsmodul verbunden ist und das dazu eingerichtet ist, auf der Grundlage jedes aufgenommenen Überwachungssignals wenigstens ein Rückwandplatinensignal zu erzeugen.
Simulator (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine Überwachungsmodul (208) außerdem dazu eingerichtet ist, mindestens einen der folgenden Schritte durchzuführen: Zusammenführen jedes aufgenommenen Sensorsignals mit mindestens einem weiteren Sensorsignal; Verarbeiten des wenigstens einen Sensorsignals; Speichern des wenigstens einen Sensorsignals; und Synchronisieren des wenigstens einen Sensorsignals.
Simulator (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Simulator in einem von einem Rechner auslesbaren Medium enthalten ist, das mit einem Prozessor (102) verbunden ist.