DE102013220420A1

DE102013220420A1 - Method and device for monitoring the state of a machine

Info

Publication number: DE102013220420A1
Application number: DE201310220420
Authority: DE
Inventors: Christoph Mair; Alexander Kuchler; Ralf Kochanowski
Original assignee: Lettershop Organisations GmbH
Current assignee: Lettershop Organisations GmbH
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2015-04-16

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Zustands einer rotierenden Maschine (10) mittels einer Datensammeleinheit (12, 112, 212) und einer Mehrzahl von räumlich getrennten Messeinheiten (14, 114, 214) mit jeweils mindestens einem Sensor (16) mit einem A/D-Wandler (18) zum Erfassen von Messdaten betreffend mindestens eine Zustandsgröße der Maschine oder einer Komponente der Maschine und einem Transceiver (20), um die erfassten Messdaten über ein drahtloses Datennetzwerk an mindestens eine der anderen Messeinheiten und/oder die Auswerteeinheit zu senden, wobei jede Messeinheit einen Digitalisierungsknoten des drahtlosen Datennetzwerks bildet und einen Taktgeber (36) für den bzw. die Synchronisierung des A/D-Wandler (18) aufweist.The present invention relates to a method for monitoring the state of a rotating machine (10) by means of a data collecting unit (12, 112, 212) and a plurality of spatially separated measuring units (14, 114, 214) each having at least one sensor (16) with one A / D converter (18) for acquiring measurement data relating to at least one state variable of the machine or a component of the machine and a transceiver (20) to the acquired measurement data via a wireless data network to at least one of the other measuring units and / or the evaluation unit Each measuring unit forms a digitizing node of the wireless data network and has a clock generator (36) for the synchronization of the A / D converter (18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen des Zustands einer rotierenden Maschine mittels einer Datensammeleinheit und einer Mehrzahl von räumlich getrennten Messeinheiten mit jeweils mindestens einem Sensor mit einem A/D-Wandler zum Erfassen von Messdaten betreffend mindestens eine Zustandsgröße der Maschine oder einer Komponente der Maschine und einem Transceiver, um die erfassten Messdaten über ein drahtloses Datennetzwerk an mindestens eine der anderen Messeinheiten und/oder die Auswerteeinheit zu senden, wobei jede Messeinheit einen Digitalisierungsknoten des drahtlosen Datennetzwerks bildet und einen Taktgeber für den bzw. die Sensoren aufweist. The present invention relates to a method for monitoring the state of a rotating machine by means of a data collection unit and a plurality of spatially separated measuring units, each having at least one sensor with an A / D converter for acquiring measurement data concerning at least one state variable of the machine or a component of the machine and a transceiver to transmit the acquired measurement data over a wireless data network to at least one of the other measurement units and / or the evaluation unit, each measurement unit forming a digitization node of the wireless data network and having a clock for the sensor (s).

In der EP 1 729 104 A1 ist ein System zum Überprüfen einer Druckluftbremse mit mehreren als Telemetriemodule ausgebildeten Funksensoren beschrieben, die per Funk synchronisiert werden und zunächst eigenständig Messdaten sammeln und diese in einem in dem Funksensor vorhandenen Zwischenspeicher ablegen; nach vollständigem Abschluss der Messung werden die Messdaten per Funk übertragen. In the EP 1 729 104 A1 a system is described for checking an air brake with a plurality of radio sensors designed as telemetry modules, which are synchronized by radio and initially collect measuring data on their own and store them in a buffer present in the radio sensor; after complete completion of the measurement, the measurement data is transmitted by radio.

In der US 2006/0146469 A1 ist ein Zustandsüberwachungssystem mit mehreren lokalen Messeinheiten beschrieben, welche die gewonnenen Daten drahtlos an eine Datenempfangseinheit übertragen. Es wird erwähnt, dass Messdaten mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung eines Frame-Synchronisierungspulses und einem Taktsynchrongeber gewonnen werden, wobei die Frame-Synchronisierung und die Takteinstellung im Radiofrequenzbereich erfolgen kann und wobei regelmäßig ein Synchronisierungspuls an alle Messeinheiten bzw. Sensoren des Netzwerks gesendet wird. In the US 2006/0146469 A1 a state monitoring system with a plurality of local measuring units is described which transmit the obtained data wirelessly to a data receiving unit. It is noted that measurement data is obtained at high speed using a frame sync pulse and a clock sync generator, wherein the frame sync and the clock setting in the radio frequency range can be carried out and regularly with a synchronization pulse is sent to all measuring units or sensors of the network.

In der WO 2011/048269 A1 ist ein System zum Steuern und Synchronisieren von drahtlosen Sensoren beschrieben, wobei bei der Synchronisierung chaotische Synchronisierungssignale übermittelt werden. In the WO 2011/048269 A1 describes a system for controlling and synchronizing wireless sensors, wherein the synchronization transmits chaotic synchronization signals.

Von der Firma Wölfel Messsysteme, Max-Planck-Straße 15, D-97204 Höchberg, ist ein Messsystem mit mehreren Funksensoren erhältlich, die eine Bandbreite von 5 kHz aufweisen und über standardmäßige WLAN-Sticks drahtlos verbunden sind. The company Wölfel Messsysteme, Max-Planck-Straße 15, D-97204 Hoechberg, Germany, offers a measuring system with several wireless sensors, which have a bandwidth of 5 kHz and are wirelessly connected via standard WLAN sticks.

In dem Artikel "Clock Synchronization in Wireless LANs without Hardware Support", von A. Mahmood et al., erhältlich unter http://www.iiss.oeaw.ac.at/files/pub/Mahmood2010.pdf , ist ein Verfahren zur Synchronisierung der Echtzeituhren (RTCs) verteilter Systeme beschrieben, wobei der Master nach dem Senden eines Zeitstempels aus einer hohen Schicht des Protokolls einen Zeitstempel aus einer tieferen Schicht des Protokolls extrahiert und an den Slave sendet, wobei der Slave einen Zeitstempel aus einer tieferen Schicht des Protokolls beim Eingang des Datenpakets mit dem Zeitstempel der höheren Schicht des Protokolls extrahiert und mit dem empfangenen Zeitstempel der tieferen Schicht vergleicht, um eine genauere Synchronisierung zu erzielen. In the article "Clock Synchronization in Wireless LANs Without Hardware Support," by A. Mahmood et al., Available at http://www.iiss.oeaw.ac.at/files/pub/Mahmood2010.pdf , a method is described for synchronizing real-time clocks (RTCs) of distributed systems, wherein after sending a time stamp from a high layer of the protocol, the master extracts a timestamp from a lower layer of the protocol and sends it to the slave, the slave issuing a timestamp a deeper layer of the protocol at the input of the data packet with the timestamp of the higher layer of the protocol extracted and compared with the received timestamp of the lower layer to achieve a more accurate synchronization.

Grundsätzlich erfordert eine verteilte Messdatenerfassung eine zeitliche Synchronisierung der Sensoren. Im Bereich der Maschinendiagnose stellt sich diese Anforderung insbesondere wenn Informationen zur Phasenlage der Schwingungssignalanteile in Bezug zur drehenden Welle mit Hilfe eines Drehgebers abgeleitet werden sollen, wobei dann die Digitalisierung der Schwingungsdaten und die Digitalisierung des Drehgebers hinreichend genau zeitlich synchronisiert werden muss. Auch muss die Digitalisierung von an unterschiedlichen Stellen der Maschine gewonnenen Schwingungssignalen präzise zeitlich synchronisiert werden. Insbesondere sollte die Synchronisierung für die gesamte Dauer der Messung Bestand haben. Der sich aus dem Synchronisierungsfehler ergebende Zeitstempelfehler sollte die Größenordnung der Auflösung der Messgeräte nicht übersteigen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass typische Abtastraten bei Schwingungsmessungen bei der Maschinendiagnose in der Größenordnung von mehreren 100 kHz liegen können. Basically, a distributed measurement data acquisition requires a time synchronization of the sensors. In the field of machine diagnostics, this requirement arises in particular when information about the phase position of the vibration signal components in relation to the rotating shaft is to be derived with the aid of a rotary encoder, in which case the digitization of the vibration data and the digitization of the rotary encoder must be synchronized sufficiently accurately in time. Also, the digitization of vibration signals obtained at different points of the machine must be precisely synchronized in time. In particular, the synchronization should last for the entire duration of the measurement. The time stamp error resulting from the synchronization error should not exceed the magnitude of the resolution of the meters. It should be noted that typical sampling rates for vibration measurements in machine diagnostics can be on the order of several hundred kHz.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und System zur Zustandsüberwachung von Maschinen mittel drahtlos angebundenen Messeinheiten zu schaffen, welches eine hinreichend genaue Synchronisierung der Messeinheiten erlaubt. It is an object of the present invention to provide a method and system for condition monitoring of machines by means of wirelessly connected measuring units, which allows a sufficiently accurate synchronization of the measuring units.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. ein System gemäß Anspruch 29. According to the invention, this object is achieved by a method according to claim 1 or a system according to claim 29.

Die erfindungsgemäße Lösung ist insofern vorteilhaft, als dadurch, dass für jede Messeinheit während der Messung in bestimmten zeitlichen Abständen die Abweichung des Taktgebers von einem in bestimmten zeitlichen Abständen gesendeten zeitlichen Synchronisierungssignal ermittelt wird und die ermittelte Abweichung zur Korrektur von Taktabweichungen verwendet wird, eine annähernd taktrichtige Auswertung der Messergebnisse zwecks guter Messgenauigkeit erzielt werden kann. The solution according to the invention is advantageous in that, for each measuring unit during the measurement at certain time intervals, the deviation of the clock is determined by a time synchronization signals sent at certain intervals and the determined deviation is used to correct timing errors, an approximately taktrichtige Evaluation of the measurement results for the purpose of good measurement accuracy can be achieved.

Gemäß einer Ausführungsform wird die Abweichung des Taktgebers von der jeweiligen Messeinheit selbst ermittelt, wobei der Taktgeber regelbar ausgebildet ist und von der Messeinheit entsprechend der ermittelten aktuellen Abweichung des Taktgebers nachgeregelt wird, um die Abweichung möglichst gering zu halten. According to one embodiment, the deviation of the clock from the respective measuring unit itself is determined, the clock generator is designed to be adjustable and readjusted by the measuring unit according to the determined current deviation of the clock to keep the deviation as low as possible.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die ermittelte Abweichung eines jeden Taktgebers mittels des Transceivers über das Datennetzwerk an die Datensammeleinheit gesendet, wobei die Messdaten bei der Auswertung bezüglich der ermittelten Abweichung des jeweiligen Taktgebers während der Messung korrigiert werden. According to an alternative embodiment, the determined deviation of each clock by means of the transceiver over the data network is sent to the data collection unit, wherein the measurement data are corrected in the evaluation with respect to the determined deviation of the respective clock during the measurement.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die Synchronisierungssignale als FM (frequenzmodulierte) Signale übertragen, wobei es sich bei dem Synchronisierungssignal jeweils um eine Periode oder einen Teil einer Periode eines Sinussignals handeln kann und die Phasenlage des Sinus ausgewertet wird, um den Zeitpunkt des Synchronisierungssignals zu bestimmen. According to one embodiment of the invention, the synchronization signals are transmitted as FM (frequency modulated) signals, wherein the synchronization signal can each be a period or part of a period of a sine signal and the phase position of the sine is evaluated to determine the timing of the synchronization signal ,

Gemäß einer alternativen Ausführungsform handelt es sich bei den Synchronisierungssignalen um digitale Signale, welche Information betreffend die jeweilige Systemzeit des Masters des Datennetzwerks in codierter Form beinhalten, wobei die Systemzeit des Masters vorzugsweise durch Extraktion aus einer tieferen Schicht des Protokolls des Datennetzwerks gewonnen wird, um das Synchronisierungssignal auf einer höheren Schicht zu erzeugen und zu übertragen. Durch die Verwendung von Zeitstempeln aus tieferen Schichten des Protokolls kann eine wesentlich höhere Synchronisierungsgenauigkeit als bei der Verwendung von Zeitstempeln aus höheren Schichten des Protokolls erzielt werden. According to an alternative embodiment, the synchronization signals are digital signals which contain information concerning the respective system time of the master of the data network in encoded form, the system time of the master preferably being obtained by extraction from a lower layer of the protocol of the data network Synchronization signal on a higher layer to generate and transmit. By using timestamps from deeper layers of the protocol, a much higher synchronization accuracy can be achieved than when using timestamps from higher layers of the protocol.

Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform handelt es sich bei den Synchronisierungssignalen um GPS-Zeitsignale. According to a further alternative embodiment, the synchronization signals are GPS time signals.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Nachfolgend werden Beispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Hereinafter, examples of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines erfindungsgemäßen Zustandsüberwachungssystems; 1 a schematic representation of a first example of a condition monitoring system according to the invention;

2 ein Beispiel eines Blockschaltbilds der Datensammeleinheit des Systems von 1; 2 an example of a block diagram of the data collection unit of the system of 1 ;

3 ein Beispiel eines Blockschaltbilds einer der Messeinheiten des Systems von 1; 3 an example of a block diagram of one of the measuring units of the system of 1 ;

4 ein Beispiel für ein Synchronisierungssignal, wie es in dem System von 1 verwendet werden kann; 4 an example of a synchronization signal, as in the system of 1 can be used;

5 eine Ansicht wie 1, wobei eine alternative Ausführungsform gezeigt ist; 5 a view like 1 showing an alternative embodiment;

6 ein Beispiel eines Blockschaltbild eines der Messeinheiten des Systems von 5; 6 an example of a block diagram of one of the measuring units of the system of 5 ;

7 eine Ansicht wie 1, wobei eine weitere alternative Ausführungsform dargestellt ist; und 7 a view like 1 showing a further alternative embodiment; and

8 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf von Taktgebersignalen in einer Auswerteeinheit und zwei Messeinheiten eines erfindungsgemäßen Systems, einschließlich eines Beispiels für ein Synchronisierungssignal. 8th an example of the timing of clock signals in an evaluation unit and two measuring units of a system according to the invention, including an example of a synchronization signal.

In 1 ist ein erstes Beispiel eines erfindungsgemäßen Systems zum Überwachen des Zustands einer rotierenden Maschine 10 schematisch gezeigt, welches eine Auswerteeinheit 12 und mehrere räumlich getrennte Messeinheiten 14A, 14B, ...14N umfasst, welche jeweils mindestens einen Sensor 16 und einen A/D-Wandler 18 zum Erfassen von Messdaten betreffend mindestens eine Zustandsgröße der Maschine oder einer Komponenteder Maschine sowie einen Transceiver 20 aufweisen, um die erfassten Messdaten über eine drahtlose Verbindung 22 an mindestens eine der anderen Messeinheiten 14 und/oder die Datensammeleinheit 12 zu senden. Die Datensammeleinheit 12 weist ebenfalls einen Transceiver 20 zum Datenaustausch mit den Messeinheiten 14 auf, wobei jede Messeinheit 14 einen Digitalisierungsknoten eines drahtlosen Datennetzwerks bildet. Bei den Sensoren 16 kann es sich beispielsweise u.a. um Schwingungssensoren, Körperschallaufnehmer und Drehgeber handeln. Die von den Sensoren gewonnenen Messdaten werden von der Datensammeleinheit 12 gesammelt/zusammengeführt, wobei die Auswertung der Messdaten zwecks Maschinenzustandsdiagnose dann in der Datensammeleinheit 12 selbst oder in einer mit der Datensammeleinheit 12 in Datenverbindung stehenden Einheit (nicht gezeigt) erfolgen kann. In 1 is a first example of a system for monitoring the state of a rotating machine according to the invention 10 shown schematically, which is an evaluation 12 and several spatially separated units of measurement 14A . 14B , ... 14N includes, each having at least one sensor 16 and an A / D converter 18 for acquiring measurement data concerning at least one state variable of the machine or a component of the machine and a transceiver 20 comprise the acquired measurement data via a wireless connection 22 to at least one of the other units of measurement 14 and / or the data collection unit 12 to send. The data collection unit 12 also has a transceiver 20 for data exchange with the measuring units 14 on, with each unit of measurement 14 forms a digitizing node of a wireless data network. With the sensors 16 These may be, for example, vibration sensors, structure-borne sound sensors and rotary encoders. The measurement data obtained by the sensors are from the data collection unit 12 collected / merged, wherein the evaluation of the measured data for the purpose of machine condition diagnosis then in the data collection unit 12 yourself or in one with the data collection unit 12 can be done in data-related unit (not shown).

Grundsätzlich ist es für eine aussagekräftige Auswertung der Daten erforderlich, dass die von den einzelnen Messeinheiten 14 gewonnenen Daten mit einem möglichst verlässlichen Zeitstempel versehen sind, so dass die Messdaten zweier Messeinheiten jeweils korrekt zueinander in zeitliche Relation gesetzt werden können. Dies erfordert eine zuverlässige Synchronisierung der einzelnen Messeinheiten 14. Basically, it is necessary for a meaningful evaluation of the data, that of the individual measurement units 14 obtained data are provided with the most reliable time stamp, so that the measurement data of two measuring units can be set correctly in time relative to each other. This requires a reliable synchronization of the individual measuring units 14 ,

Ein schematisches Beispiel für den Aufbau der Datensammeleinheit 12 ist in 2 gezeigt, während in 3 ein Beispiel für den Aufbau einer Messeinheit 14 gezeigt ist. A schematic example of the structure of the data collection unit 12 is in 2 shown while in 3 an example of the structure of a measuring unit 14 is shown.

Im Beispiel von 1 bis 3 sind zur genauen Synchronisation der Datensammeleinheit 12 und der Messeinheiten 14 in der Auswerteeinheit 12 ein FM/UKW-Funkmodul 24 zum Senden eines FM-Synchronisierungssignals und in den Messeinheiten 14 ein FM/UKW-Funkmodul 26 zum Empfangen des FM-Synchronisierungssignals vorgesehen. In the example of 1 to 3 are for exact synchronization of the data collection unit 12 and the measurement units 14 in the evaluation unit 12 an FM / FM radio module 24 for transmitting an FM synchronizing signal and in the measuring units 14 an FM / FM radio module 26 for receiving the FM synchronization signal.

Die Datensammeleinheit 12 weist gemäß dem Beispiel von 2 einen Arbeitsspeicher 28, der zum Ablegen der von den Messeinheiten 14 übermittelten Messdaten verwendet wird, einen Controller 30 sowie eine Systemuhr ("RTC") 32 auf. The data collection unit 12 has according to the example of 2 a working memory 28 which is to drop off the of the measurement units 14 transmitted measurement data is used, a controller 30 as well as a system clock ("RTC") 32 on.

Die Transceiver 20 sind beispielsweise als WLAN-Funkmodule ausgebildet, können aber alternativ beispielsweise auch als Bluetooth-Module ausgebildet sein. The transceivers 20 For example, they are designed as WLAN radio modules, but may alternatively be designed, for example, as Bluetooth modules.

Die von der Systemuhr 32 gelieferte Systemzeit wird in regelmäßigen Abständen über den Transceiver 20 an die Messeinheiten 14 gesendet, wobei die Systemzeit der Systemuhr 32 auch an das FM-Funkmodul 24 geliefert wird, um das Aussenden eines entsprechenden Synchronisierungssignals über die FM-Funkstrecke 34 zu veranlassen. The of the system clock 32 Delivered system time is periodically via the transceiver 20 to the measuring units 14 sent, with the system time of the system clock 32 also to the FM radio module 24 is delivered to the transmission of a corresponding synchronization signal over the FM radio link 34 to induce.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist Datentnetzwerk in einer Master-Slave-Architektur organisiert, wobei die Datensammeleinheit 12 als Master und die Messeinheiten 14 jeweils als Slaves wirken. According to a preferred embodiment, data network is organized in a master-slave architecture, wherein the data collection unit 12 as master and the measuring units 14 each act as slaves.

Jede Messeinheit 14 weist einen Taktgenerator 36 zur Taktung des A/D-Wandlers 18, eine Uhr 38 sowie einen Controller 40 auf, wobei die Uhr 38 dazu dient, dem Controller 40 die Uhrzeit zur Verfügung zu stellen, die er dazu verwendet, die von dem A/D-Wandler 18 des Sensors 16 bereitgestellten Messdaten mit einem entsprechenden Zeitstempel zu versehen. Der Zeitstempel wird dabei in einer schematisch bei 42 angedeuteten Einheit erzeugt. Every measurement unit 14 has a clock generator 36 for clocking the A / D converter 18 , a clock 38 as well as a controller 40 on, with the clock 38 this serves the controller 40 To provide the time that he uses to that of the A / D converter 18 of the sensor 16 provided measurement data provided with a corresponding timestamp. The timestamp is included in a schematic at 42 indicated unit generated.

Vor Beginn einer Messung übermittelt die Datensammeleinheit 12 über den Transceiver 20 die von der Systemuhr 32 gelieferte Systemzeit an die Messeinheiten 14. Typischerweise lässt sich jedoch mit einer solchen Systemzeitübertragung keine hinreichende Genauigkeit bei der Synchronisation erzielen, da die Verknüpfung einer solchen auf einer höheren Schicht des Netzwerkprotokolls übertragenen Systemzeit mit der tatsächlichen Hardwaretaktung relativ großen Unsicherheiten bzw. Schwankungen unterworfen ist. Deshalb wird zusätzlich über die FM-Strecke 34 ein Synchronisierungssignal in bestimmten zeitlichen Abständen, typischerweise in regelmäßigen Intervallen, an die Messeinheiten 14 übermittelt. Before the start of a measurement, the data collection unit transmits 12 over the transceiver 20 the of the system clock 32 delivered system time to the measuring units 14 , Typically, however, with such a system time transmission, sufficient synchronization accuracy can not be achieved, since the combination of such a system time transmitted on a higher layer of the network protocol with the actual hardware clocking is subject to relatively large uncertainties or fluctuations. Therefore, in addition to the FM route 34 a synchronization signal at certain time intervals, typically at regular intervals, to the measuring units 14 transmitted.

Dabei wird bei Beginn der Messung ein gemeinsames Startsignal übermittelt, welches die Messeinheiten 14 dazu veranlasst, mit der Messung zu beginnen. Zwar sind nun die Messeinheiten 14 an dem Zeitpunkt, an welchem die Messung beginnt, präzise synchronisiert, jedoch ergibt sich im Verlauf der Messung aus den Ungenauigkeiten bei der Takterzeugung im Taktgenerator 36 der einzelnen Messeinheiten 14 ein mit zunehmender Messdauer anwachsender Synchronisierungsfehler. Um diesen Synchronisierungsfehler über die Messdauer möglichst gering zu halten, sendet die Datensammeleinheit 12 in regelmäßigen Abständen ein Synchronisierungssignal, anhand dessen jede Messeinheit 14 seine Synchronisierungsabweichung feststellen und korrigieren kann. Zu diesem Zweck ist der Taktgenerator 36 regelbar ausgebildet, um entsprechend der ermittelten aktuellen Synchronisierungsabweichung nachgeregelt zu werden. Die Abweichung des Taktgenerators 36 wird dabei von der jeweiligen Messeinheit 14 selbst ermittelt. Da die Anpassung der Synchronisierungsabweichung immer erst im Nachhinein erfolgen kann, ist ein Überschwingen der Regelung grundsätzlich vorteilhaft; entsprechend ist die Regelung vorzugsweise als PD- oder PID-Regelung ausgebildet. Während das Startsignal möglichst unmittelbar (innerhalb weniger Nanosekunden) abgearbeitet werden muss, um den anfänglichen Synchronisierungsfehler möglichst klein zu halten, ist für die Abarbeitung der Nachregelinformation, die in den regelmäßig übermittelten Synchronisierungssignalen implementiert ist, eine wesentlich längere Reaktionszeit (beispielsweise im Millisekundenbereich) zulässig, da sich die Synchronisierungsabweichungen erst im Verlauf der Messung (z.B. erst nach mehreren Sekunden) im kritischen Bereich (d.h. in der Größenordnung der Messgenauigkeit) bewegen. Somit kann die Nachregelung auch in höhere Softwareschichten verschoben werden und kollidiert dann nicht mit anderen zeit- und leistungskritischen Systemaufgaben. At the beginning of the measurement, a common start signal is transmitted, which is the measuring units 14 caused to begin the measurement. It is true that the measuring units are now 14 at the time when the measurement begins, precisely synchronized, but results in the course of the measurement of the inaccuracies in the clock generation in the clock generator 36 of the individual measuring units 14 a synchronization error that increases with increasing measurement time. In order to minimize this synchronization error over the duration of the measurement, the data collection unit sends 12 at regular intervals a synchronization signal, based on which each measuring unit 14 detect and correct its synchronization deviation. For this purpose, the clock generator 36 adjustable designed to be readjusted according to the determined current synchronization deviation. The deviation of the clock generator 36 is determined by the respective measuring unit 14 determined yourself. Since the adjustment of the synchronization deviation can always be made only after the fact, an overshoot of the control is basically advantageous; Accordingly, the control is preferably designed as a PD or PID control. While the start signal must be processed as directly as possible (within a few nanoseconds) in order to keep the initial synchronization error as small as possible, a considerably longer reaction time (for example in the millisecond range) is permissible for processing the readjustment information implemented in the regularly transmitted synchronization signals. because the synchronization deviations only in the course of the measurement (eg, after several seconds) in the critical range (ie in the order of the measurement accuracy) move. Thus, the readjustment can also be shifted to higher software layers and then does not collide with other time and performance-critical system tasks.

Der Taktgenerator 36 kann beispielsweise als spannungsgesteuerter Quarz oder als Oszillatorschaltung mit Switch-Capacitor-Einheit ausgebildet sein. The clock generator 36 For example, it can be designed as a voltage-controlled quartz or as an oscillator circuit with a switch-capacitor unit.

Die Abweichung des Taktgenerators 36 kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, dass für den Zeitraum zwischen dem aktuellen Synchronisierungssignal und dem vorhergehenden Synchronisierungssignal ein Sollwert für die Zahl der in diesem Zeitraum aufzunehmenden Messwerte festgelegt wird und die Zahl der tatsächlich in diesem Zeitraum aufgenommenen Messwerte mit dem Sollwert verglichen wird. Je nach dem Vergleichsergebnis wird dann der Takt des Taktgenerators 36 entsprechend erhöht oder erniedrigt. The deviation of the clock generator 36 can be determined, for example, that for the period between the current synchronization signal and the previous synchronization signal, a setpoint for the number of measured values to be included in this period is determined and the number of actually recorded in this period measured values is compared with the setpoint. Depending on the comparison result then the clock of the clock generator 36 increased or decreased accordingly.

Ein Beispiel für das Synchronisierungssignal ist in 4 gezeigt, wo dem Träger, der beispielsweise im Frequenzbereich von 78 bis 108 MHz liegen kann, ein Sinussignal, beispielsweise mit einer Frequenz von 15 kHz, aufmoduliert wird. Der Taktgenerator 36 wird dann über die Flanken des 15 kHz-Signals synchronisiert, d.h. es wird die Phasenlage des Sinussignals ausgewertet, um den Zeitpunkt des Synchronisierungssignals zu bestimmen, so dass sich beispielsweise bei einem 15 kHz-Sinussignal eine Wiederholfrequenz des Synchronisierungssignals von 15 kHz bzw. ein zeitlicher Abstand zwei "Signalen" (d.h zwei Flanken) von etwa 67 µs ergibt. Das Startsignal für die Messung kann beispielsweise von einer Pause des 15 kHz-Signals gebildet werden. An example of the synchronization signal is in 4 shown where the carrier, which may be, for example, in the frequency range of 78 to 108 MHz, a sinusoidal signal, for example, with a frequency of 15 kHz, is modulated. The clock generator 36 is then synchronized over the edges of the 15 kHz signal, ie it is evaluated the phase position of the sine wave to the Time of the synchronization signal to determine, so that, for example, in a 15 kHz sine wave a repetition frequency of the synchronization signal of 15 kHz or a time interval two "signals" (ie, two edges) of about 67 microseconds results. The start signal for the measurement can be formed for example by a pause of the 15 kHz signal.

Der verwendete Frequenzbereich des Trägers wird typischerweise anhand der am Einsatzort geltenden gesetzlichen Regulatorien ausgewählt werden. Vorzugsweise ist die Trägerfrequenz des Synchronisierungssignals variabel gestaltet, wobei dann vor der Messung vom Master, d.h. von der Datensammeleinheit 12, die Trägerfrequenz durch einen Frequenz-Scan hinsichtlich des Vorliegens von Störfrequenzen optimiert wird und wobei dann die so ermittelte optimale Trägerfrequenz über das Datennetzwerk, d.h. die Funkstrecken 22, an die Slaves, d.h. die Messeinheiten 14, übermittelt wird. The frequency range of the carrier used will typically be selected based on the legal regulations applicable at the site. Preferably, the carrier frequency of the synchronization signal is made variable, in which case before the measurement by the master, ie by the data collection unit 12 , the carrier frequency is optimized by a frequency scan for the presence of interference frequencies, and in which case the optimal carrier frequency thus determined via the data network, ie the radio links 22 , to the slaves, ie the measuring units 14 , is transmitted.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung können die Messeinheiten 14 so ausgebildet sein, dass sie das empfangene Synchronisierungs-FM-Signal weiterleiten können, um die Reichweite des FM-Synchronisierungssignals zu erhöhen. Allerdings wird es dabei in der Regel nicht möglich sein, das Signal auf Empfangs-Frequenz weiterzuleiten, da es aufgrund der Signallaufzeiten zu Interferenzen kommen kann. Deshalb wird es in der Regel erforderlich sein, dass das Synchronisierungssignal mit einer anderen Trägerfrequenz weitergeleitet wird, als es empfangen wurde. Zweckmäßigerweise sollte jede Messeinheit 14 auf der Frequenz empfangen, die es am besten "hört" und auf einer Frequenz senden, die aus der Sicht der jeweiligen Messeinheit 14 am wenigsten stark belegt ist. According to a modified embodiment of the invention, the measuring units 14 be configured so that they can forward the received synchronization FM signal to increase the range of the FM synchronization signal. However, as a rule, it will not be possible to forward the signal to reception frequency, since interference can occur due to the signal propagation times. Therefore, it will usually be necessary for the sync signal to be forwarded at a different carrier frequency than it was received. Conveniently, each measuring unit should 14 receive on the frequency that it best "hears" and send on a frequency that is from the point of view of each measurement unit 14 least heavily used.

Typischerweise ist jede Messeinheit 14 ausgelegt, um während einer Messung Messdaten mit einer Abtastrate zwischen 5 kHz und 250 kHz aufzunehmen. Typically, every unit of measurement is 14 designed to record measurement data at a sampling rate between 5 kHz and 250 kHz during a measurement.

Vorzugsweise liegt der zeitliche Abstand der Synchronisierungssignale zwischen 1 und 1000 ms. Preferably, the time interval of the synchronization signals is between 1 and 1000 ms.

Typischerweise liegt die Dauer einer Messung zwischen 1 Sekunde und 1 Stunde. Typically, the duration of a measurement is between 1 second and 1 hour.

Als Alternative zu den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei welchen jeder Taktgeber regelbar ausgebildet ist und von der jeweiligen Messeinheit entsprechend der ermittelten aktuellen Abweichung des Taktgebers nachgeregelt wird, kann die ermittelte Abweichung eines jeden Taktgebers 136 mittels des Transceivers 20 über das Datennetzwerk 22 an die Datensammeleinheit 12 gesendet werden, wobei die Messdaten dann bei der Auswertung bezüglich der ermittelten Abweichung der einzelnen Taktgeber 36 während der Messung korrigiert werden können. In diesem Fall wird also eine nachträgliche Korrektur vorgenommen. As an alternative to the previously described embodiments, in which each clock is designed to be adjustable and readjusted by the respective measuring unit according to the determined current deviation of the clock, the determined deviation of each clock can 136 by means of the transceiver 20 over the data network 22 to the data collection unit 12 are sent, the measurement data then in the evaluation with respect to the determined deviation of the individual clock 36 can be corrected during the measurement. In this case, therefore, a subsequent correction is made.

In 5 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei welcher das Synchronisierungssignal nicht von der Datensammeleinheit 112 über einen zusätzlich zum Datennetzwerk vorgesehenen FM-Kanal zur Verfügung gestellt wird, sondern das Synchronisierungssignal von dem Zeitsignal der GPS-(Global Positioning System)-Signale gebildet wird. In diesem Fall ist jede Messeinheit 114 statt mit einem FM-Funkmodul mit einem GPS-Empfänger 126 ausgestattet. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen handelsüblichen GPS-Empfänger, welcher an einem ersten Ausgang 127 einen Puls mit einer Rate von einem Puls pro Sekunde zur Verfügung stellt, welches als Startsignal für die Einheit 42 verwendet werden kann, sowie einen zweiten Ausgang 129 aufweist, welcher eine von dem Signal des Ausgangs 127 abgeleitetes Signal mit einer Frequenz von beispielsweise im Bereich von 0,25 Hz bis 1 kHz ausgibt. Das Signal des zweiten Ausgangs 129 kann als Basis für das wiederholte Synchronisierungssignal für den Taktgenerator 36 verwendet werden, indem beispielsweise die Flanken des Signals bzw. die Phasenlage ausgewertet werden. Der das GPS-Signal aussendende Satellit ist in 5 bei 150 angedeutet. In 5 an alternative embodiment is shown in which the synchronization signal is not from the data collection unit 112 is provided via an FM channel provided in addition to the data network, but the synchronization signal is formed by the time signal of the GPS (Global Positioning System) signals. In this case, every measuring unit is 114 instead of using an FM radio module with a GPS receiver 126 fitted. This is preferably a commercial GPS receiver, which at a first output 127 provides a pulse at a rate of one pulse per second, which is the starting signal for the unit 42 can be used, as well as a second output 129 having one of the signal of the output 127 derived signal having a frequency of, for example, in the range of 0.25 Hz to 1 kHz. The signal of the second output 129 can be used as the basis for the repeated synchronization signal for the clock generator 36 be used by, for example, the edges of the signal or the phase position are evaluated. The satellite transmitting the GPS signal is in 5 at 150 indicated.

Bei der Ausführungsform gemäß 5 wird die Datensammeleinheit 112 nicht für die Synchronisation der Messeinheiten 114 benötigt. In the embodiment according to 5 becomes the data collection unit 112 not for the synchronization of the measuring units 114 needed.

Eine weitere alternative Ausführungsform ist in 7 gezeigt, wobei das für den Aufbau des Datennetzwerks verwendete Netzwerkprotokoll so modifiziert wird, dass im Rahmen des Netzwerkprotokolls übertragenen Datenpakete als Synchronisierungssignale verwendet werden können, d.h. es handelt es sich in diesem Fall bei den Synchronisierungssignalen um Datenpakete, welche Information betreffend die Systemzeit des Masters (d.h. der Datensammeleinheit 12) beinhalten. Dabei wird die Systemzeit durch Extraktion aus einer tieferen, d.h. hardwarenahen, Schicht des Protokolls des Datennetzwerks gewonnen, um das Synchronisierungssignal auf einer höheren Schicht zu erzeugen und zu übertragen. Dabei kann das Synchronisierungssignal beispielsweise als Teil der Beacons übertragen werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Netzwerk um ein IEEE 802.11 WLAN . Another alternative embodiment is in 7 in which the network protocol used for setting up the data network is modified such that data packets transmitted in the network protocol can be used as synchronization signals, ie in this case the synchronization signals are data packets containing information concerning the system time of the master ( ie the data collection unit 12 ). The system time is obtained by extraction from a deeper, ie near-hardware, layer of the protocol of the data network in order to generate and transmit the synchronization signal on a higher layer. In this case, the synchronization signal can be transmitted, for example, as part of the beacons. Preferably, the network is a IEEE 802.11 WLAN ,

Ein Beispiel dafür, wie ein modifiziertes Netzwerkprotokoll mittels Extraktion der Systemzeit aus tieferen Schichten zu einer Synchronisation der Netzwerkteilnehmer mit besserer Genauigkeit verwendet werden kann, ist in dem eingangs erwähnten Artikel von A. Mahmood beschrieben. Dabei wird zunächst ein Zeitstempel einer hohen Protokollschicht an den Slave verschickt, wobei der Slave den Zeitpunkt mit einem Zeitstempel markiert, zu welchem der empfangene Zeitstempel der hohen Schicht eine hardwarenahe Schicht erreicht. Ferner erstellt der Master einen Zeitstempel zu dem Zeitpunkt, zu welchem der Zeitstempel der hohen Protokollschicht eine hardwarenahe Protokollschicht verlassen hat und sendet diesen hardwarenahen Zeitstempel an den Slave, welcher dann die beiden hardwarenahen Zeitstempel vergleicht und daraus die Verzögerung bei der Abarbeitung von Zeitstempeln der hohen Protokollebene ermitteln kann. An example of how a modified network protocol can be used by extracting the system time from deeper layers into synchronization of the network subscribers with better accuracy is described in the aforementioned article by A. Mahmood. In this case, a timestamp of a high protocol layer is first sent to the slave, wherein the slave with the time a timestamp at which the received high-timestamp timestamp reaches a near-hardware layer. Furthermore, the master creates a timestamp at the time the timestamp of the high protocol layer has left a near-realm protocol layer and sends this near-real-time timestamp to the slave, which then compares the two near-realtime timestamps and therefrom the high protocol level timestamp delay can determine.

Auf diese Weise kann zunächst ein genauer Startzeitpunkt für die Synchronisierung ermittelt werden. Dieses Verfahren kann dann wiederholt angewendet werden, um für die wiederholten Synchronisierungssignale zu sorgen. In this way, an exact start time for the synchronization can first be determined. This method can then be applied repeatedly to provide for the repeated synchronization signals.

Die im Zusammenhang mit 7 beschriebene Ausführungsform mit Modifikation des Mehrzweckprotokolls ist nur für Netzwerkchips möglich, die eine solche Modifikation erlauben. In diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, dass, falls der Netzwerkchip der Datensammeleinheit 212 eine solche Modifikation nicht erlaubt, eine der Messeinheiten 214 die Rolle des Masters übernimmt – anstelle der Datensammeleinheit 212. The related to 7 described embodiment with modification of the multi-purpose protocol is only possible for network chips that allow such a modification. In this context, it is also conceivable that if the network chip of the data collection unit 212 such a modification is not allowed, one of the measuring units 214 the role of the master takes over - instead of the data collection unit 212 ,

Gemäß einer weiteren Variante kann die Synchronisierung einzelner Sensoren, welche funktechnisch zu stark abgeschattet sind (z.B. durch elektrisch leitende Maschinenteile und/oder magnetische/magnetisierbare Maschinenteile), drahtgebunden erfolgen. According to a further variant, the synchronization of individual sensors, which are too heavily shaded by radio transmission (for example by electrically conductive machine parts and / or magnetic / magnetizable machine parts), may be wired.

In 8 ist ein schematisches Beispiel für die Nachregelung der Taktgeneratoren 36 gezeigt, wobei bei A die Abtastung eines Referenzknotens (oben) sowie das von dem Referenzknoten ausgegebene Synchronisierungssignal (unten) dargestellt ist, bei B die Abtastung, d.h. die Taktung, eines zweiten Knotens dargestellt ist, und bei C die Abtastung eines dritten Knotens dargestellt ist. Dabei ist beispielhaft dargestellt, dass der erste Knoten im Zeitintervall zwischen den ersten beiden Synchronisierungssignalen zu schnell abtastet, während der zweite Knoten in etwa im Rahmen der Sollabtastrate liegt, wobei der erste Knoten dann im zweiten Intervall, d.h. im Intervall zwischen dem zweiten und dritten Synchronisierungssignal, seine Abtastrate verringert hat, während bei dem zweiten Knoten die Verzögerung gegenüber der Sollabtastrate zu groß geworden ist, so dass diese hochgeregelt wird, und wobei im dritten Intervall, d.h. zwischen dem dritten und vierten Synchronisierungssignal, sowohl der erste als auch der zweite Knoten in etwa wieder die Sollabtastung erreicht haben. In 8th is a schematic example of the readjustment of the clock generators 36 at A the sampling of a reference node (top) and the sync signal (bottom) output from the reference node is shown, at B the sampling, ie the timing, of a second node is shown, and at C the sampling of a third node is shown , It is shown by way of example that the first node in the time interval between the first two synchronization signals scans too fast, while the second node is approximately within the target sampling rate, the first node then in the second interval, ie in the interval between the second and third synchronization signal has decreased its sampling rate while at the second node the delay relative to the target sampling rate has become too high to be up-regulated, and in the third interval, ie between the third and fourth synchronization signals, both the first and second nodes in have again reached the Sollabtastung.

Des Weiteren ist das Verfahren durch folgende Punkte gekennzeichnet:

1. Verfahren zum Überwachen des Zustands einer rotierenden Maschine (10) mittels einer Datensammeleinheit (12, 112, 212) und einer Mehrzahl von räumlich getrennten Messeinheiten (14, 114, 214) mit jeweils mindestens einem Sensor (16) mit einem A/D-Wandler (18) zum Erfassen von Messdaten betreffend mindestens eine Zustandsgröße der Maschine oder einer Komponente der Maschine und einem Transceiver (20), wobei die Datensammeleinheit zum Sammeln der erfassten Messdaten vorgesehen ist, wobei jede Messeinheit einen Digitalisierungsknoten eines drahtlosen Datennetzwerkes bildet, und wobei jede Messeinheit einen Taktgeber (36) für den Sensor bzw. die Sensoren aufweist, wobei in dem Verfahren die Taktgeber vor einer Messung in einem Start-Synchronisierungsschritt mittels eines gemeinsamen Startsignals synchronisiert werden, die Sensoren während der Messung Messdaten mit einer Abtastrate im Bereich von 5 kHz bis 250 kHz aufnehmen, für jede Messeinheit während der Messung in bestimmten zeitlichen Abständen die Abweichung des Taktgebers von einem in bestimmten zeitlichen Abständen gesendeten gemeinsamen Synchronisierungssignal ermittelt wird, und während oder nach der Messung die erfassten Messdaten mittels des Transceivers über das Datennetzwerk an mindestens eine der anderen Messeinheiten und/oder die Datensammeleinheit gesendet werden, wobei die ermittelte Abweichung des Taktgebers jeder Messeinheit zur Korrektur von Taktabweichungen verwendet wird, um eine taktrichtige Auswertung der Messergebnisse zu erzielen.
2. Verfahren gemäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung des Taktgebers (36) von der jeweiligen Messeinheit (14, 114, 214) selbst ermittelt wird.
3. Verfahren gemäß Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Taktgeber (36) regelbar ausgebildet ist und von der jeweiligen Messeinheit (14, 114, 214) entsprechend der ermittelten aktuellen Abweichung des Taktgebers nachgeregelt wird, um die Abweichung möglichst gering zu halten.
4. Verfahren gemäß Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Taktgebers (36) als PD oder PID-Regelung ausgebildet ist.
5. Verfahren gemäß Punkt 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Taktgeber (36) als spannungsgesteuerter Quarz oder als Oszillatorschaltung mit Switch-Capacitor-Einheit ausgebildet ist.
6. Verfahren gemäß einem der Punkt 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung des Taktgebers (36) dadurch ermittelt wird, dass für den Zeitraum zwischen einem Synchronisierungssignal und dem vorhergehenden Synchronisierungssignal ein Sollwert für die Zahl in diesem Zeitraum aufzunehmenden Messwerte festgelegt wird, und die Zahl der tatsächlich in diesem Zeitraum aufgenommenen Messwerte mit diesem Sollwert verglichen wird.
7. Verfahren gemäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Abweichung eines jeden Taktgebers (36) mittels des Transceivers (20) über das Datennetzwerk an die Datensammeleinheit (12, 112, 212) gesendet wird, wobei die Messdaten bei der Auswertung bzgl. der ermittelten Abweichung der einzelnen Taktgeber während der Messung korrigiert werden.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand der Synchronisierungssignale konstant ist
9. Verfahren gemäß Punkt 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Abstand der Synchronisierungssignale 1 bis 1000 ms beträgt.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung eine Dauer zwischen 1 s und 1 h hat.
11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, dass das Datennetzwerk mit einer Master-Slave-Architektur ausgebildet ist, wobei der Master das Startsignal und die Synchronisierungssignale vorgibt.
12. Verfahren gemäß Punkt 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensammeleinheit (12, 112, 212) den Master des Datennetzwerks bildet.
13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungssignale als FM-Signal übertragen werden.
14. Verfahren gemäß Punkt 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei jedem Synchronisierungssignal jeweils um eine Flanke eines Sinussignals handelt, wobei die Phasenlage des Sinus ausgewertet wird, um den Zeitpunkt des Synchronisierungssignals zu bestimmen.
15. Verfahren gemäß Punkt 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Start-Signal um eine Pause des Sinussignals handelt.
16. Verfahren gemäß Punkt 11 und einem der Punkte 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfrequenz variabel ist und vor der Messung vom Master durch einen Scan über das mögliche Frequenzband hinsichtlich dem Vorliegen von Störfrequenzen optimiert wird, wobei die durch den Scan ermittelte optimale Trägerfrequenz vom Master über das Datennetzwerk an die Slaves übermittelt wird.
17. Verfahren gemäß einem der Punkte 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheiten (14) ausgebildet sind, um jedes Synchronisierungs-FM-Signal weiterzuleiten, um die Reichweite des FM-Signals zu erhöhen.
18. Verfahren gemäß Punkt 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Synchronisierungs-Signal mit einer anderen Trägerfrequenz weitergeleitet wird als es empfangen wurde.
19. Verfahren gemäß einem der Punkte 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das FM-Signal eine Trägerfrequenz zwischen 70 und 110 MHz aufweist.
20. Verfahren gemäß Punkt 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungssignale Datenpakete sind, welche Information betreffend die jeweilige Systemzeit des Masters des Datennetzwerks beinhalten.
21. Verfahren gemäß Punkt 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemzeit des Masters durch Extraktion der Systemzeit aus einer tieferen Schicht des Protokolls des Datennetzwerkes gewonnen wird, um das Synchronisierungssignal auf einer höheren Schicht zu erzeugen und zu übertragen.
22. Verfahren gemäß Punkt 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungssignal als Teil der Beacons übertragen wird.
23. Verfahren gemäß einem der Punkte 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Datennetzwerk um ein IEEE 802.11 WLAN handelt.
24. Verfahren gemäß einem der Punkte 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemzeit über das Datennetzwerk übertragen wird.
25. Verfahren gemäß einem der Punkte 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Start-Signal und bei den Synchronisierungssignalen um GPS-Zeitsignale handelt.
26. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, dass das Datennetzwerk als WLAN oder als Bluetooth-Netzwerk ausgebildet ist.
27. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren (16) ein Drehgeber ist.
28. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Punkte, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Sensoren (16) ein Schwingungssensor oder Körperschallsensoe ist.
29. System zum Überwachen des Zustands einer rotierenden Maschine (10), mit einer Mehrzahl von räumlich getrennten Messeinheiten (14, 114, 214) mit jeweils mindestens einem Sensor (16) mit einem A/D-Wandler zum Erfassen von Messdaten betreffend mindestens eine Zustandsgröße der Maschine oder einer Komponente der Maschine und einem Transceiver (20), um die erfassten Messdaten über ein drahtloses Datennetzwerk an mindestens eine der anderen Messeinheiten und/oder eine Datensammeleinheit (12, 112, 212) zum Sammeln der erfassten Messdaten zu senden, wobei die Sensoren ausgebildet sind, um während der Messung Messdaten mit einer Abtastrate im Bereich von 5 kHz bis 250 kHz aufnehmen wobei jede Messeinheit ausgebildet ist, um einen Digitalisierungsknoten eines drahtlosen Datennetzwerkes zu bilden, und wobei jede Messeinheit einen Taktgeber für den Sensor bzw. die Sensoren aufweist, wobei jede Messeinheit ausgebildet ist, um den Taktgeber vor einer Messung mittels eines gemeinsamen Start-Synchronisierungssignals zu synchronisieren und während der Messung in bestimmten zeitlichen Abständen die Abweichung des Taktgebers von einem Synchronisierungssignal zu ermitteln, und wobei das System ausgebildet ist, um die ermittelte Abweichung des Taktgebers jeder Messeinheit zur Korrektur von Taktabweichungen zu verwenden, um eine taktrichtige Auswertung der Messergebnisse zu erzielen.

Furthermore, the method is characterized by the following points:

1. A method for monitoring the state of a rotating machine ( 10 ) by means of a data collection unit ( 12 . 112 . 212 ) and a plurality of spatially separated measuring units ( 14 . 114 . 214 ) each with at least one sensor ( 16 ) with an A / D converter ( 18 ) for acquiring measurement data concerning at least one state variable of the machine or a component of the machine and a transceiver ( 20 ), wherein the data collection unit is provided for collecting the acquired measurement data, wherein each measurement unit forms a digitization node of a wireless data network, and wherein each measurement unit comprises a clock ( 36 In the method, the clocks are synchronized before a measurement in a start synchronization step by means of a common start signal, the sensors record measurement data at a sampling rate in the range from 5 kHz to 250 kHz during the measurement, for each measuring unit during the measurement at certain time intervals, the deviation of the clock from a common synchronization signal sent at certain intervals is determined, and during or after the measurement, the acquired measurement data by means of the transceiver over the data network to at least one of the other measuring units and / or the data collection unit are sent, wherein the determined deviation of the clock of each measuring unit is used to correct clock deviations in order to obtain a correct evaluation of the measurement results.
2. Method according to item 1, characterized in that the deviation of the clock ( 36 ) of the respective measuring unit ( 14 . 114 . 214 ) itself is determined.
3. Method according to item 2, characterized in that each clock ( 36 ) is adjustable and by the respective measuring unit ( 14 . 114 . 214 ) is readjusted according to the determined current deviation of the clock to keep the deviation as low as possible.
4. Method according to item 3, characterized in that the regulation of the clock ( 36 ) is designed as a PD or PID control.
5. Method according to item 3 or 4, characterized in that each clock ( 36 ) is designed as a voltage-controlled quartz or as an oscillator circuit with a switch-capacitor unit.
6. Method according to one of the items 2 to 5, characterized in that the deviation of the clock ( 36 ) is determined by the fact that for the period between a synchronization signal and the previous synchronization signal, a setpoint for the number in this time, and the number of measurements actually taken during that period is compared to that setpoint.
7. The method according to item 1, characterized in that the determined deviation of each clock ( 36 ) by means of the transceiver ( 20 ) over the data network to the data collection unit ( 12 . 112 . 212 ), wherein the measurement data are corrected in the evaluation with respect to the determined deviation of the individual clock during the measurement.
8. The method according to any one of the preceding points, characterized in that the time interval of the synchronization signals is constant
9. The method according to item 8, characterized in that the time interval of the synchronization signals is 1 to 1000 ms.
10. The method according to one of the preceding points, characterized in that the measurement has a duration between 1 s and 1 h.
11. The method according to one of the preceding points, characterized in that the data network is formed with a master-slave architecture, wherein the master specifies the start signal and the synchronization signals.
12. Method according to item 11, characterized in that the data collection unit ( 12 . 112 . 212 ) forms the master of the data network.
13. The method according to any one of the preceding points, characterized in that the synchronization signals are transmitted as an FM signal.
14. The method according to item 13, characterized in that each synchronization signal is in each case an edge of a sine signal, wherein the phase position of the sine is evaluated to determine the timing of the synchronization signal.
15. The method according to item 14, characterized in that it is the start signal to a pause of the sine wave signal.
16. The method according to item 11 and one of the points 13 to 15, characterized in that the carrier frequency is variable and is optimized before the measurement by the master by scanning over the possible frequency band with respect to the presence of interference frequencies, wherein the determined by the scan optimal Carrier frequency is transmitted from the master via the data network to the slaves.
17. Method according to one of the items 13 to 16, characterized in that the measuring units ( 14 ) are adapted to pass each synchronization FM signal to increase the range of the FM signal.
18. The method according to item 17, characterized in that the synchronization signal is forwarded with a different carrier frequency than it was received.
19. The method according to any one of points 13 to 18, characterized in that the FM signal has a carrier frequency between 70 and 110 MHz.
20. The method according to item 11, characterized in that the synchronization signals are data packets which contain information relating to the respective system time of the master of the data network.
21. The method according to item 20, characterized in that the system time of the master is obtained by extraction of the system time from a lower layer of the protocol of the data network in order to generate and transmit the synchronization signal on a higher layer.
22. Method according to item 21, characterized in that the synchronization signal is transmitted as part of the beacons.
23. Method according to one of the items 20 to 22, characterized in that the data network is a IEEE 802.11 WLAN is.
24. The method according to any one of items 1 to 19, characterized in that the system time is transmitted over the data network.
25. Method according to one of the items 1 to 10, characterized in that the start signal and the synchronization signals are GPS time signals.
26. The method according to any one of the preceding points, characterized in that the data network is designed as a WLAN or as a Bluetooth network.
27. Method according to one of the preceding points, characterized in that at least one of the sensors ( 16 ) is a rotary encoder.
28. Method according to one of the preceding points, characterized in that at least one of the sensors ( 16 ) is a vibration sensor or structure-borne noise sensor.
29. System for monitoring the state of a rotating machine ( 10 ), with a plurality of spatially separated measuring units ( 14 . 114 . 214 ) each with at least one sensor ( 16 ) with an A / D converter for acquiring measurement data concerning at least one state variable of the machine or a component of the machine and a transceiver ( 20 ) to transfer the acquired measurement data over a wireless data network to at least one of the other measurement units and / or a data collection unit ( 12 . 112 . 212 ) for collecting the acquired measurement data, the sensors being configured to acquire measurement data at a sampling rate in the range of 5 kHz to 250 kHz during the measurement, each measurement unit being designed to be a digitization node of a wireless Forming data network, and wherein each measuring unit has a timer for the sensor or sensors, each measuring unit is designed to synchronize the clock before a measurement by means of a common start synchronization signal and during the measurement at certain time intervals, the deviation of Clock of a synchronization signal to determine, and wherein the system is adapted to use the determined deviation of the clock of each measuring unit for correcting clock deviations in order to achieve a taktrichtige evaluation of the measurement results.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1729104 A1 [0002]
US 2006/0146469 A1 [0003]
WO 2011/048269 A1 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

http://www.iiss.oeaw.ac.at/files/pub/Mahmood2010.pdf [0006]
IEEE 802.11 WLAN [0048]
IEEE 802.11 WLAN [0054]

Claims

Method for monitoring the state of a rotating machine ( 10 ) by means of a data collection unit ( 12 . 112 . 212 ) and a plurality of spatially separated measuring units ( 14 . 114 . 214 ) each with at least one sensor ( 16 ) with an A / D converter ( 18 ) for acquiring measurement data concerning at least one state variable of the machine or a component of the machine and a transceiver ( 20 ), wherein the data collection unit is provided for collecting the acquired measurement data, wherein each measurement unit forms a digitization node of a wireless data network, and wherein each measurement unit comprises a clock ( 36 In the method, the clocks are synchronized before a measurement in a start synchronization step by means of a common start signal, the sensors record measurement data at a sampling rate in the range from 5 kHz to 250 kHz during the measurement, for each measuring unit during the measurement at certain time intervals, the deviation of the clock from a common synchronization signal sent at certain intervals is determined, and during or after the measurement, the acquired measurement data by means of the transceiver over the data network to at least one of the other measuring units and / or the data collection unit are sent, wherein the determined deviation of the clock of each measuring unit is used to correct clock deviations in order to obtain a correct evaluation of the measurement results.

Method according to claim 1, characterized in that the deviation of the clock ( 36 ) of the respective measuring unit ( 14 . 114 . 214 ) itself is determined.

Method according to claim 2, characterized in that each clock ( 36 ) is adjustable and by the respective measuring unit ( 14 . 114 . 214 ) is readjusted according to the determined current deviation of the clock to keep the deviation as low as possible.

Method according to claim 3, characterized in that the regulation of the clock ( 36 ) is designed as a PD or PID control.

Method according to claim 3 or 4, characterized in that each clock ( 36 ) is designed as a voltage-controlled quartz or as an oscillator circuit with a switch-capacitor unit.

Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that the deviation of the clock ( 36 ) is determined by setting a target value for the number of measured values to be recorded in this period for the period between a synchronization signal and the preceding synchronization signal, and comparing the number of measured values actually taken during this period with this desired value.

Method according to claim 1, characterized in that the determined deviation of each clock ( 36 ) by means of the transceiver ( 20 ) over the data network to the data collection unit ( 12 . 112 . 212 ), wherein the measurement data are corrected in the evaluation with respect to the determined deviation of the individual clock during the measurement.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the time interval of the synchronization signals is constant

A method according to claim 8, characterized in that the time interval of the synchronization signals is 1 to 1000 ms.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement has a duration between 1 s and 1 h.