DE102015205370A1

DE102015205370A1 - Method and device for providing data for condition monitoring of a machine

Info

Publication number: DE102015205370A1
Application number: DE102015205370.9A
Authority: DE
Inventors: Volker Schueren
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2016-09-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (200) zur Bereitstellung von Daten für eine Zustandsüberwachung einer Maschine (100) mit einem Anschluss (210) zum Auslesen von Steuerungsdaten, über welchen die Datenbereitstellungsvorrichtung (200) mit einem Kommunikationssystem (140) der Maschine (100) nur datenlesend verbindbar ist, mit einem Anschluss (230) zum Empfangen von Sensordaten, die von Sensoren (231, 232, 233) der Maschine (100) erfasst wurden, mit einer Logikeinheit zum Vorverarbeiten der Sensordaten und der Steuerungsdaten und mit einem Anschluss (220) zum Bereitstellen der vorverarbeiteten Daten, wobei die Datenbereitstellungsvorrichtung (200) dazu eingerichtet ist, nur-lesend auf das Kommunikationssystem (140) zuzugreifen.The invention relates to a method and a device (200) for providing data for condition monitoring of a machine (100) having a connection (210) for reading out control data, via which the data supply device (200) is connected to a communication system (140) of the machine (2). 100) is connectable to data read only, having a port (230) for receiving sensor data acquired from sensors (231, 232, 233) of the machine (100), a logic unit for preprocessing the sensor data and control data, and having a port (220) for providing the pre-processed data, wherein the data providing device (200) is adapted to read-only access the communication system (140).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Daten für eine Zustandsüberwachung einer Maschine sowie eine entsprechende Maschine und ein Zustandsüberwachungssystem mit einer derartigen Datenbereitstellungsvorrichtung. The present invention relates to a method and apparatus for providing data for condition monitoring of a machine and to a corresponding machine and condition monitoring system comprising such a data providing apparatus.

Stand der Technik State of the art

Im Zuge einer sogenannten Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) von Maschinen bzw. Anlagen werden die Maschine bzw. deren Maschinenkomponenten auf Fehler und Verschleiß hin überwacht. Maschinen, beispielsweise Werkzeugmaschinen oder Bahnbearbeitungsmaschinen, wie insbesondere Druckmaschinen, weisen zumeist eine Vielzahl von unterschiedlichen Maschinenkomponenten auf, wie beispielsweise Manipulatoren, Motoren oder Aktoren. As part of a so-called condition monitoring of machines or systems, the machine or its machine components are monitored for errors and wear. Machines, for example machine tools or web-processing machines, in particular printing presses, usually have a large number of different machine components, such as, for example, manipulators, motors or actuators.

Zum Durchführen einer Zustandsüberwachung können geeignete Sensordaten von Sensoren an den unterschiedlichen Maschinenkomponenten erfasst werden. Um diese Sensordaten sinnvoll interpretieren zu können, muss zumeist auch bekannt sein, wie die entsprechende Komponente konkret betrieben wird und welche Bewegung die Komponente gerade ausführt. Beispielsweise ist zur Interpretation und Bewertung einer Vibrationsamplitude an einer Lagerstelle eines Motors auch die zugehörige Drehzahl des Motors nötig. Ohne Kenntnis der Drehzahl ist es zumeist nicht möglich, eine Aussage darüber zu treffen, ob sich die Vibrationsamplitude in einem für diese Drehzahl zulässigen Bereich bewegt. To perform state monitoring, suitable sensor data can be acquired by sensors on the different machine components. In order to be able to meaningfully interpret this sensor data, it usually also has to be known how the corresponding component is actually operated and which movement the component is currently executing. For example, to interpret and evaluate a vibration amplitude at a bearing of a motor and the associated speed of the engine is necessary. Without knowledge of the speed, it is usually not possible to make a statement as to whether the vibration amplitude moves in an allowable range for this speed.

Im Zuge fortschreitender Automatisierung laufen zunehmend mehr Prozesse in Maschinen autonom ab, ohne dass ein manuelles Eingreifen erforderlich ist. Für die wachsende Automatisierung ist es daher von großer Bedeutung, dass auch die Zustandsüberwachung autonom ablaufen kann. Insbesondere kann es gewünscht sein, dass die Zustandsüberwachung von einem Hersteller der Maschine oder von speziellem Wartungspersonal aus der Ferne durchgeführt werden kann, beispielsweise von einer externen Recheneinheit aus, welche sich weit von der Maschine entfernt befindet. As automation progresses, more and more processes in machines are running autonomously without the need for manual intervention. For the growing automation, it is therefore of great importance that condition monitoring can also be autonomous. In particular, it may be desired that the condition monitoring may be performed remotely by a manufacturer of the machine or by special maintenance personnel, for example from an external processing unit located far from the machine.

Bei einer derartigen Vernetzung des Betriebs der Maschine und der Zustandsüberwachung ergibt sich jedoch die Gefahr von Sabotage durch Hacker bzw. Angreifer. Insbesondere bei einer standardisierten Kommunikation zwischen der Maschine und einer externen Recheneinheit besteht ein erhöhtes Risiko und Angriffspotential für Angreifer. With such networking of the operation of the machine and condition monitoring, however, there is the danger of sabotage by hackers or attackers. Especially with a standardized communication between the machine and an external processing unit there is an increased risk and attack potential for attackers.

Es ist daher wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, um eine Zustandsüberwachung sicher und vor Angriffen geschützt durchführen zu können, insbesondere auch von einer externen Recheneinheit aus, insbesondere ohne sich dadurch der Gefahr einer Rückwirkung auf den Bearbeitungsprozess auszusetzen. It is therefore desirable to provide a possibility for being able to carry out condition monitoring safely and protected from attacks, in particular also from an external arithmetic unit, in particular without thereby exposing itself to the risk of repercussions on the machining process.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Daten für eine Zustandsbestimmung einer Maschine sowie eine Maschine und ein Zustandsüberwachungssystem mit einer derartigen Datenbereitstellungsvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. According to the invention, a method and a device for providing data for a state determination of a machine as well as a machine and a condition monitoring system with such a data providing device having the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Die Maschine ist insbesondere als eine Werkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Schweißsystem, ein Schraubsystem, eine Drahtsäge oder eine Fräsmaschine, oder als eine Bahnbearbeitungsmaschine, wie z.B. eine Druckmaschine, eine Zeitungsdruckmaschine, eine Tiefdruck-, Siebdruckmaschine, eine Inline-Flexodruckmaschine oder eine Verpackungsmaschine ausgebildet. Insbesondere wird mittels der Maschine ein Werkstück hergestellt oder bearbeitet. In particular, the machine is referred to as a machine tool, such as a welding system, a screw system, a wire saw, or a milling machine, or as a web processing machine, such as a machine tool. a printing press, a newspaper printing press, a gravure printing, screen printing machine, an inline flexographic printing machine or a packaging machine are formed. In particular, a workpiece is produced or processed by means of the machine.

Die Maschine umfasst insbesondere mehrere Maschinenkomponenten, wie beispielsweise Manipulatoren, Motoren, Aktoren und/oder Steuereinheiten. Steuereinheiten können beispielsweise als eine CNC-Steuerung (Computerized Numerical Control), eine NC-Steuerung (Numerical Control), eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) und/oder eine Motion-Logic-Steuerung (MC – Motion Control) ausgebildet sein. In particular, the machine comprises a plurality of machine components, such as manipulators, motors, actuators and / or control units. Control units can be designed, for example, as a CNC (Computerized Numerical Control), an NC (Numerical Control), a Programmable Logic Controller (PLC) and / or a Motion Logic Controller (MC).

Steuerungsdaten der Maschine werden über ein Kommunikationssystem der Maschine übertragen, insbesondere zwischen Maschinenkomponenten der Maschine. Diese Steuerungsdaten werden von der Datenbereitstellungsvorrichtung über einen Anschluss zum Auslesen von Steuerungsdaten aus diesem Kommunikationssystem ausgelesen. Die Datenbereitstellungsvorrichtung ist über diesen Anschluss zum Auslesen von Steuerungsdaten mit dem Kommunikationssystem der Maschine nur datenlesend verbindbar. Control data of the machine is transmitted via a communication system of the machine, in particular between machine components of the machine. These control data are read out from the data providing device via a port for reading out control data from this communication system. The data supply device can only be read via this connection for reading out control data with the communication system of the machine in a data readable manner.

Unter derartigen Steuerungsdaten sind beispielsweise Ist- und/oder Soll-Werte zur Steuerung von Maschinenkomponenten zu verstehen, insbesondere Daten zur Steuerung von geräteinternen Zustandsmaschinen und Prozessdaten, wie ein Lagesollwert, und Daten zur Anzeige des Status der geräteinternen Zustandsmaschinen und Prozessdaten, wie ein Drehmoment-Ist-Wert oder eine Motortemperatur eines Servoantriebs. Insbesondere werden diese Steuerungsdaten zwischen einer Steuereinheit und der entsprechenden Maschinenkomponente über das Kommunikationssystem ausgetauscht. Such control data include, for example, actual and / or target values for controlling machine components, in particular data for controlling in-device state machines and process data, such as a position setpoint, and data for indicating the status of the device-internal state machines and process data, such as torque Actual value or motor temperature of a servo drive. In particular, be this control data exchanged between a control unit and the corresponding machine component via the communication system.

Die Datenbereitstellungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, nur lesend aber nicht schreibend auf das Kommunikationssystem zuzugreifen. Insbesondere ist der Anschluss zum Auslesen von Steuerungsdaten (insbesondere hardwaremäßig) als Nur-Lese-Anschluss eingerichtet. Die Datenbereitstellungsvorrichtung kann insbesondere sämtliche Daten, welche über das Kommunikationssystem übermittelt werden, auslesen, jedoch kann sie diese Daten im Kommunikationssystem weder verändern, noch selbst Daten über das Kommunikationssystem übermitteln. Insbesondere ist es der Datenbereitstellungsvorrichtung somit nicht möglich, den Datenstrom in dem Kommunikationssystem zu beeinflussen. Die Datenbereitstellungsvorrichtung kann somit durch "passives Mithören" auf das Kommunikationssystem zugreifen. Auf diese Weise kann die Datenbereitstellungsvorrichtung sämtliche Steuerungsdaten auslesen, welche über das Kommunikationssystem übertragen werden und insbesondere diejenigen, die für die Zustandsbestimmung der Maschine relevant sind. Insbesondere kann das Kommunikationssystem derart konfiguriert werden, dass für die Zustandsbestimmung relevante Steuerungsdaten über das Kommunikationssystem übertragen werden, auch wenn diese für die Steuerung der Maschine nicht benötigt werden, beispielsweise steuerungsinterne Zustände. The data providing device is set up to access the communication system only in reading but not in writing. In particular, the connection for reading out control data (in particular in terms of hardware) is set up as a read-only connection. In particular, the data providing device can read out all the data transmitted via the communication system, but it can neither change these data in the communication system nor transmit data itself via the communication system. In particular, it is thus not possible for the data providing device to influence the data stream in the communication system. The data providing device can thus access the communication system by "passive listening". In this way, the data providing device can read out all the control data transmitted via the communication system and, in particular, those relevant to the state determination of the machine. In particular, the communication system can be configured such that control data relevant to the determination of the state are transmitted via the communication system, even if these are not required for the control of the machine, for example control-internal states.

Weiterhin werden Sensordaten, die von Sensoren der Maschine erfasst wurden, insbesondere von speziellen Überwachungs-Sensoren, an einem Anschluss zum Empfangen von Sensordaten empfangen. Die Datenbereitstellungsvorrichtung verarbeitet die Steuerungsdaten und die Sensordaten vor und bringt sie dabei insbesondere miteinander in Zusammenhang. Insbesondere werden die Steuerungs- und Sensordaten dahingehend vorverarbeitet, dass erkennbar ist, welche Maschinenkomponente sie betreffen und zu welchem Zeitpunkt sie bestimmt wurden. Beispielsweise kann eine Vibrationsamplitude einer Maschinenkomponente (beispielsweise an einer Lagerstelle einer Walze) mit einer Soll-Drehzahl der Maschinenkomponente (beispielsweise des Antriebs-Motors) in Verbindung gebracht werden. Die Datenbereitstellungsvorrichtung weist eine Logikeinheit zum Vorverarbeiten der Sensordaten und der Steuerungsdaten auf. Furthermore, sensor data acquired by sensors of the machine, in particular by special monitoring sensors, is received at a port for receiving sensor data. The data providing apparatus processes the control data and the sensor data, and particularly associates them with each other. In particular, the control and sensor data are preprocessed to the extent that it can be seen which machine components they relate to and at what time they were determined. For example, a vibration amplitude of a machine component (eg, at a bearing location of a roller) may be related to a desired speed of the engine component (eg, the drive engine). The data providing device has a logic unit for preprocessing the sensor data and the control data.

Die Sensoren können vorzugsweise direkt mit der Datenbereitstellungsvorrichtung verbunden sein und weiter insbesondere Sensordaten nur an diese übermitteln. Alternativ oder zusätzlich können die Sensoren auch ohnehin in der Maschine vorgesehen sein und ihre Sensordaten insbesondere zur Steuerung von Maschinenkomponenten auch an die Datenbereitstellungsvorrichtung übermitteln. The sensors can preferably be connected directly to the data supply device and in particular transmit sensor data only to them. Alternatively or additionally, the sensors can also be provided in the machine anyway and also transmit their sensor data, in particular for controlling machine components, to the data providing device.

Die Sensoren erfassen zumeist spezielle Messgrößen als Sensordaten, insbesondere an speziellen Maschinenkomponenten. Mit Hilfe der Steuerungsdaten zur Steuerung dieser speziellen Maschinenkomponenten können die Sensordaten interpretiert werden bzw. in Zusammenhang gebracht werden. Insbesondere kann somit ein (aktueller) Zustand der Maschine bzw. Maschinenkomponente bestimmt werden. Als Zustand der Maschine wird insbesondere bestimmt, welche Bewegung einzelne Maschinenkomponenten ausführen bzw. ausführen sollen (ausgedrückt durch die Steuerungsdaten) und welche konkreten Messwerte spezielle Messgrößen im Zuge dieser Bewegung annehmen (ausgedrückt durch die Sensordaten). Bei den Sensoren kann es sich, je nach zu erfassender Größe, bspw. um einen Schwingungssensor, einen Temperatursensor, einen Luftdrucksensor und/oder um einen Luftfeuchtigkeitssensor handeln. Insbesondere kann es sich um einen MEMS-Sensor, d.h. einen mikroelektromechanischen Sensor handeln. Die Ausgestaltung der Sensoren als MEMS-Sensoren ermöglicht dabei eine besonders kompakte Bauform und eine kostengünstige Fertigung, insbesondere im Vergleich zu bspw. Piezosensoren. The sensors usually detect special measured variables as sensor data, in particular on special machine components. With the aid of the control data for controlling these special machine components, the sensor data can be interpreted or associated. In particular, a (current) state of the machine or machine component can thus be determined. In particular, it is determined as the state of the machine which movement individual machine components should execute or execute (expressed by the control data) and which specific measured values assume specific measured variables in the course of this movement (expressed by the sensor data). Depending on the quantity to be detected, the sensors may, for example, be a vibration sensor, a temperature sensor, an air pressure sensor and / or an air humidity sensor. In particular, it may be a MEMS sensor, i. a microelectromechanical sensor act. The configuration of the sensors as MEMS sensors thereby allows a particularly compact design and cost-effective production, in particular in comparison to, for example, piezo sensors.

Als Sensordaten können beispielsweise Messwerte für Beschleunigung, Temperatur und/oder Körperschall von Maschinenkomponenten bestimmt werden. Als Steuerungsdaten können beispielsweise Ist- und/oder Soll-Werte einer Drehzahl von Maschinenkomponenten bestimmt werden. For example, measured values for acceleration, temperature and / or structure-borne noise of machine components can be determined as sensor data. For example, actual and / or desired values of a rotational speed of machine components can be determined as control data.

Schließlich werden die vorverarbeiteten Daten an einem Anschluss zum Bereitstellen der vorverarbeiteten Daten für die Zustandsüberwachung bereitgestellt. Finally, the preprocessed data is provided at a port for providing the preprocessed condition monitoring data.

Es sei darauf hingewiesen, dass die genannten Anschlüsse zwar physisch unterschiedliche Anschlüsse sein können, aber nicht müssen. Insbesondere kann z.B. der Anschluss zum Auslesen von Steuerungsdaten gleichzeitig auch der Anschluss zum Empfangen von Sensordaten sein usw. It should be noted that although these connections may be physically different ports, they do not have to. In particular, e.g. the terminal for reading control data at the same time also be the terminal for receiving sensor data, etc.

Die Erfindung stellt eine Möglichkeit bereit, um Daten für eine Zustandsüberwachung einer Maschine bzw. einzelner Maschinenkomponenten zu sammeln und bereitzustellen und eine Übertragung der Daten insbesondere auch über das Internet zu erlauben, ohne dadurch die Maschine selbst anfällig für Angriffe zu machen. Insbesondere kann anhand der Sensor- und Steuerungsdaten bewertet werden, ob die Maschinenkomponente korrekt funktioniert oder ein Fehler der Maschinenkomponente vorliegt. Durch die Datenbereitstellungsvorrichtung werden die für die Zustandsüberwachung benötigten Steuerungs- und Sensordaten vorverarbeitet, insbesondere miteinander korreliert. Somit kann im Zuge einer anschließenden Zustandsüberwachung eine sinnvolle, repräsentative Interpretation und Bewertung der Sensordaten durchgeführt werden. Die Datenbereitstellungsvorrichtung umfasst insbesondere auch eine Speichereinheit, in welcher die Sensor- und Steuerungsdaten hinterlegt werden. Beispielsweise kann die Datenbereitstellungsvorrichtung als ein Industrie-PC oder als eine Speicherprogrammierbare Steuerung ausgebildet sein. The invention provides a way to collect and provide data for condition monitoring of a machine or individual machine components and to allow transmission of the data, in particular also over the Internet, without thereby making the machine itself susceptible to attacks. In particular, it can be evaluated on the basis of the sensor and control data as to whether the machine component is functioning correctly or if there is a fault in the machine component. By means of the data provision device, the control and sensor data required for condition monitoring are preprocessed, in particular correlated with each other. Thus, in the course of a subsequent condition monitoring a meaningful, representative interpretation and evaluation of the sensor data are performed. In particular, the data providing device also comprises a memory unit in which the sensor and control data are stored. For example, the data providing device may be embodied as an industrial PC or as a programmable logic controller.

Die Datenbereitstellungsvorrichtung arbeitet autark und unabhängig von anderen Maschinenfunktionen und Maschinenkomponenten und besitzt insbesondere keine Möglichkeit, auf Maschinenfunktionen oder Maschinenkomponenten einzuwirken. Dadurch, dass die Datenbereitstellungsvorrichtung nur lesend aber nicht schreibend auf das Kommunikationssystem zugreifen kann, besteht nicht die Gefahr, dass die Datenbereitstellungsvorrichtung auf andere Maschinenkomponenten Einfluss nimmt oder den Betrieb der Maschine stört. Auch bei einem Ausfall, einer Störung oder einer Manipulation der Datenbereitstellungsvorrichtung besteht insbesondere nicht die Möglichkeit einer Rückwirkung auf Maschinenfunktionen und Maschinenkomponenten. Insbesondere kann sich somit kein Angreifer über die Datenbereitstellungsvorrichtung unerlaubten Zugriff auf die Maschine verschaffen. Auch kann durch die Datenbereitstellungsvorrichtung somit keine schädliche Software in die Maschine bzw. in deren Steuereinheiten eingebracht werden. Durch die Erfindung kann eine Zustandsüberwachung somit sicher und vor Angriffen geschützt durchgeführt werden. The data providing device operates autonomously and independently of other machine functions and machine components and in particular has no possibility to influence machine functions or machine components. By virtue of the fact that the data supply device can access the communication system only in reading but not in writing, there is no risk that the data supply device will influence other machine components or interfere with the operation of the machine. Even in the event of a failure, a malfunction or a manipulation of the data supply device, there is in particular no possibility of a retroactive effect on machine functions and machine components. In particular, therefore, no attacker can gain unauthorized access to the machine via the data delivery device. Also can be introduced by the data providing device thus no harmful software in the machine or in their control units. As a result of the invention, condition monitoring can thus be carried out safely and protected from attacks.

Die für die Zustandsbestimmung benötigten Steuerungsdaten werden zumeist ohnehin im laufenden Betrieb der Maschine erfasst und zwischen Maschinenkomponenten ausgetauscht oder das Kommunikationssystem kann derart konfiguriert werden, dass die benötigten Steuerungsdaten übertragen werden, auch wenn diese für den Betrieb der Maschine nicht benötigt werden. Sämtliche benötigte Steuerungsdaten liegen somit in dem Kommunikationssystem vor. Diese Steuerungsdaten, insbesondere Ist- und/oder Soll-Werte zur Steuerung von Maschinenkomponenten, stellen sicherheitskritische Daten dar, welche zum sicheren, effizienten Betrieb der Maschine von dritten oder von Angreifern nicht verändert werden dürfen. Durch das "passive Mithören" der Zustandsbestimmung, also durch das ausschließliche Lesen der Daten in dem Kommunikationssystem, kann die Zustandsbestimmung dennoch alle benötigten Steuerungsdaten sammeln, ohne dass dadurch ein Risiko eines Angriffs besteht. Somit ist es nicht nötig, zusätzliche Sensoren in der Maschine zu verbauen, um die Steuerungsdaten für die Zustandsbestimmung zu sammeln. Auch ist es nicht nötig, in Steuereinheiten zur Steuerung der Maschine zusätzliche Software, wie Auswertesoftware, zu implementieren. The control data required for the determination of the state are usually detected anyway in the ongoing operation of the machine and exchanged between machine components or the communication system can be configured such that the required control data are transmitted, even if they are not required for the operation of the machine. All required control data are thus present in the communication system. These control data, in particular actual and / or desired values for controlling machine components, represent safety-critical data which must not be changed by third or attackers for safe, efficient operation of the machine. Due to the "passive listening in" of the state determination, ie by the exclusive reading of the data in the communication system, the state determination can nevertheless collect all required control data, without there being a risk of an attack. Thus, it is not necessary to install additional sensors in the machine to collect the control data for the state determination. Nor is it necessary to implement additional software, such as evaluation software, in control units for controlling the machine.

Vorteilhafterweise ist die Datenbereitstellungsvorrichtung über den Anschluss zum Ausgeben der vorverarbeiteten Daten mit einer externen Recheneinheit datenübertragend verbindbar. Die Datenbereitstellungsvorrichtung überträgt die vorverarbeiteten Daten über diesen Anschluss an die externe Recheneinheit. Als externe Recheneinheit sei dabei eine Recheneinheit zu verstehen, welche insbesondere kein herkömmlicher Bestandteil der Maschine ist und welche insbesondere nicht für den Betrieb der Maschine vorgesehen ist bzw. nicht für diesen benötigt wird. Insbesondere kann ein Hersteller der Maschine oder Wartungspersonal von der externen Recheneinheit aus die Zustandsbestimmung aus der Ferne durchführen. Advantageously, the data providing device can be connected via the connection for outputting the preprocessed data in a data-transmitting manner to an external computing unit. The data providing device transmits the preprocessed data via this connection to the external processing unit. In this case, an arithmetic unit is to be understood as external arithmetic unit, which in particular is not a conventional component of the machine and which, in particular, is not intended for the operation of the machine or is not required for it. In particular, a manufacturer of the machine or maintenance personnel from the external processing unit from the state remotely perform.

Dadurch, dass die Datenbereitstellungsvorrichtung nur lesend auf den Kommunikationssystem zugreifen kann, besteht auch in diesem Fall keine Gefahr eines Angriffs oder einer Manipulation der Maschine. Auch wenn die Datenbereitstellungsvorrichtung über eine nicht sichere Verbindung oder über eine standardisierte Kommunikation mit der externen Recheneinheit datenübertragend in Verbindung steht, besteht kein Risiko oder Angriffspotential für Angreifer. Somit kann eine Zustandsüberwachung auch von einer externen Recheneinheit aus, insbesondere über das Internet, sicher und vor Angriffen geschützt durchgeführt werden. Due to the fact that the data providing device can only access the communication system by reading, there is no danger of an attack or manipulation of the machine in this case as well. Even if the data providing device communicates via a non-secure connection or via a standardized communication with the external processing unit data transmitting, there is no risk or attack potential for attackers. Thus, condition monitoring can also be carried out by an external computing unit, in particular via the Internet, securely and protected from attacks.

Vorzugsweise stehen die Datenbereitstellungsvorrichtung und die externe Recheneinheit über das Internet datenübertragend miteinander in Verbindung. Die Datenbereitstellungsvorrichtung überträgt die miteinander in Verbindung gebrachten Sensor- und Steuerungsdaten somit über den Anschluss Ausgeben der vorverarbeiteten Daten ("Internetanschluss") mittels einer Internetverbindung an die externe Recheneinheit. Datenbereitstellungsvorrichtung und externe Recheneinheit können insbesondere über eine ständige Internetverbindung miteinander datenübertragend in Verbindung stehen. Üblicherweise sind Internetverbindungen an Maschinen, insbesondere an deren Steuereinheiten, von Anlagenbetreibern nicht erwünscht, insbesondere aufgrund des hohen Sicherheitsrisikos und des Angriffspotentials. Eine erfindungsgemäße Datenbereitstellungsvorrichtung kann allerdings problemlos an das Internet angeschlossen werden und über dieses mit einer externen Recheneinheit kommunizieren und beispielsweise mit Programmupdates auf dem neuesten Stand gehalten werden. Dennoch besteht keine Gefahr, dass ein Angreifer die Maschine manipuliert. The data providing device and the external arithmetic unit preferably communicate with one another via the Internet in a data-transmitting manner. The data providing device thus transmits the sensor and control data associated with each other via the terminal outputting the preprocessed data ("Internet connection") via an Internet connection to the external processing unit. Data provision device and external processing unit can communicate with each other in particular via a permanent Internet connection. Usually, Internet connections to machines, in particular to their control units, are not desired by system operators, in particular due to the high security risk and the attack potential. However, a data provision device according to the invention can be easily connected to the Internet and communicate via this with an external processing unit and kept up-to-date, for example, with program updates. Nevertheless, there is no danger of an attacker manipulating the machine.

Bevorzugt wird anhand der vorverarbeiteten Daten eine Zustandsüberwachung durchgeführt. Die Zustandsüberwachung kann dabei von der Datenbereitstellungsvorrichtung selbst durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Zustandsüberwachung bevorzugt auch von der externen Recheneinheit anhand der vorverarbeiteten Daten durchgeführt werden. Die von der Datenbereitstellungsvorrichtung gesammelten und vorverarbeiteten Sensor- und Steuerungsdaten können vorzugsweise über das Internet an die externe Recheneinheit übertragen werden und von der externen Recheneinheit kann die Zustandsüberwachung anhand dieser Daten durchgeführt werden. Preferably, condition monitoring is performed on the basis of the preprocessed data. The condition monitoring can be carried out by the data provision device itself. Alternatively or additionally, the condition monitoring preferably also by the external Arithmetic unit based on the preprocessed data to be performed. The sensor and control data collected and preprocessed by the data supply device can preferably be transmitted via the Internet to the external arithmetic unit, and the external arithmetic unit can perform state monitoring on the basis of this data.

Im Zuge der Zustandsüberwachung kann anhand der vorverarbeiteten Daten insbesondere bewertet werden, ob die Maschinenkomponente korrekt funktioniert oder ob ein Fehler der Maschinenkomponente vorliegt. Zustandsüberwachungssysteme bzw. Condition-Monitoring-Systeme, die auf Grundlage der durch die Sensordaten und die Steuerungsdaten bekannten Größen arbeiten, sind wohlbekannt. Beispielsweise können die Sensordaten mit entsprechenden Referenzwerten, die für die zugehörigen Steuerungsdaten charakteristisch sind, verglichen werden, beispielsweise im Zuge eines Schwellwertvergleichs. Erreicht beispielsweise ein bestimmter Messwert der Sensordaten einen Schwellwert, kann auf einen Fehler bzw. eine Fehlfunktion einer entsprechenden Maschinenkomponente geschlossen werden. Dieser Schwellwert ist insbesondere charakteristisch für die Steuerungsdaten, gemäß welchen die entsprechende Maschinenkomponente betrieben wird. Somit wird insbesondere bewertet, ob sich die konkreten Messwerte der Sensordaten in einem für die jeweiligen Steuerungsdaten in einem zulässigen Bereich bewegen. Wenn im Zuge der Zustandsüberwachung ein Fehler in der Maschine erkannt wird, kann von der externen Recheneinheit insbesondere eine entsprechende Maßnahme durchgeführt werden. Beispielsweise können Mitarbeiter oder Wartungspersonal über den Fehler informiert werden. In the course of condition monitoring, the preprocessed data can be used to assess, in particular, whether the machine component is functioning correctly or whether there is a fault in the machine component. Condition monitoring systems that operate based on the quantities known by the sensor data and control data are well known. For example, the sensor data can be compared with corresponding reference values that are characteristic of the associated control data, for example in the course of a threshold comparison. If, for example, a specific measured value of the sensor data reaches a threshold value, it is possible to conclude that an error or a malfunction of a corresponding machine component has occurred. This threshold is particularly characteristic of the control data according to which the corresponding machine component is operated. Thus, in particular, it is evaluated whether the concrete measured values of the sensor data move in an allowable range for the respective control data. If an error in the machine is detected in the course of condition monitoring, a corresponding measure can be carried out by the external arithmetic unit in particular. For example, employees or maintenance personnel can be informed about the error.

Die Datenbereitstellungsvorrichtung und die über den Anschluss zum Ausgeben der vorverarbeiteten Daten verbundene externe Recheneinheit stellen vorteilhafterweise ein Zustandsüberwachungssystem dar. Ein derartiges Zustandsüberwachungssystem kann insbesondere auch mehrere Datenbereitstellungsvorrichtungen umfassen, welche jeweils in der Maschine implementiert sind bzw. welche jeweils mit dem Kommunikationssystem datenübertragend verbunden sind. Jede dieser mehreren Datenbereitstellungsvorrichtungen ist insbesondere über ihren jeweiligen Anschluss zum Ausgeben der vorverarbeiteten Daten (über ein weiteres Kommunikationssystem, z.B. das Internet) mit der externen Recheneinheit datenübertragend verbunden. Beispielsweise kann für unterschiedliche Maschinenkomponenten jeweils eine Datenbereitstellungsvorrichtung vorgesehen sein. The data providing device and the external arithmetic unit connected via the connection for outputting the preprocessed data advantageously constitute a condition monitoring system. Such a condition monitoring system may in particular also comprise a plurality of data provision devices which are respectively implemented in the machine or which are respectively data transmitting connected to the communication system. In particular, each of these multiple data providing devices is data-transmitting via its respective port for outputting the preprocessed data (via another communication system, e.g., the Internet) to the external processing unit. For example, a data supply device may be provided for different machine components.

Wenn in der Maschine mehrere Kommunikationssysteme implementiert sind, kann die Datenbereitstellungsvorrichtung nur-lesend insbesondere an mehrere oder an alle dieser Kommunikationssysteme angebunden sein. Es können auch mehrere Datenbereitstellungsvorrichtung vorgesehen sein, die jeweils nur-lesend an eine oder mehrere der Kommunikationssysteme angebunden sind und insbesondere miteinander verbunden sind. When multiple communication systems are implemented in the machine, the data providing device can be read-only, in particular, to multiple or all of these communication systems. It is also possible to provide a plurality of data provision devices, each of which is connected to one or more of the communication systems in a read-only manner and in particular is connected to one another.

Vorzugsweise werden die Sensordaten über den Anschluss zum Auslesen der Steuerungsdaten ebenfalls aus dem Kommunikationssystem ausgelesen, analog zu den Steuerungsdaten. Dies bietet sich insbesondere an, wenn die Sensordaten ohnehin im Zuge der Steuerung der Maschine bzw. der Maschinenkomponenten bestimmt und über das Kommunikationssystem übertragen werden und/oder wenn die die Sensordaten erfassenden Sensoren ebenfalls an das Kommunikationssystem angeschlossen sind. Auch wenn diese Sensordaten zwar im regulären Betrieb der Maschine erfasst, aber herkömmlicherweise nicht über das Kommunikationssystem ausgetauscht werden, können die Maschine bzw. deren Steuereinheiten oder die Sensoren selbst derart konfiguriert werden, dass diese Sensordaten dennoch über den Kommunikationssystem bereitgestellt werden und von der Datenbereitstellungsvorrichtung ausgelesen werden können. Preferably, the sensor data via the connection for reading the control data are also read out of the communication system, analogous to the control data. This is particularly useful if the sensor data are anyway determined in the course of the control of the machine or the machine components and transmitted via the communication system and / or if the sensors detecting the sensor data are also connected to the communication system. Although this sensor data is detected in the regular operation of the machine but conventionally is not exchanged via the communication system, the machine or its control units or the sensors themselves can be configured such that these sensor data are still provided via the communication system and read by the data providing device can be.

Alternativ oder zusätzlich werden die Sensordaten von der Datenbereitstellungsvorrichtung über einen eigenen Anschluss zum Empfangen von Sensordaten ("Sensoranschluss") empfangen. Die Datenbereitstellungsvorrichtung ist über diesen Sensoranschluss mit wenigstens einem Sensor an der Maschine verbindbar. Dabei ist eine kabellose und/oder eine kabelgebundene Anbindung der Sensoren über den Anschluss denkbar. Dies bietet sich insbesondere bei Sensordaten an, die nicht im Zuge der Steuerung der Maschine bestimmt werden. Entsprechende Sensoren können auf kostengünstige, aufwandsarme Weise in der Maschine implementiert werden. Vorzugsweise ist die Datenbereitstellungsvorrichtung über den Sensoranschluss mit Beschleunigungs-, Temperatur- und/oder Körperschallsensoren verbunden. Alternatively or additionally, the sensor data is received by the data providing device via its own port for receiving sensor data ("sensor port"). The data supply device can be connected via this sensor connection with at least one sensor on the machine. In this case, a wireless and / or a wired connection of the sensors via the connection is conceivable. This is particularly suitable for sensor data that are not determined during the control of the machine. Corresponding sensors can be implemented in a cost-effective, low-effort manner in the machine. Preferably, the data providing device is connected via the sensor connection with acceleration, temperature and / or structure-borne sound sensors.

Vorzugsweise ist das Kommunikationssystem der Maschine als ein Bus- bzw. Feldbus-System, insbesondere als ein Ethernet-Bus ausgebildet. Die Datenbereitstellungsvorrichtung ist vorzugsweise über den Anschluss zum Auslesen von Steuerungsdaten ("Feldbusanschluss") mit diesem Bus bzw. Feldbus-System, insbesondere mit diesem Ethernet-Bus verbindbar. Insbesondere wird ein Sercos-, Profibus-, Profinet-Felbus als Bus-System verwendet (z.B. Sercos 2, Sercos III, EtherCAT, Profinet IRT, Profinet RT, Ethernet/IP). Preferably, the communication system of the machine is designed as a bus or field bus system, in particular as an Ethernet bus. The data supply device is preferably connectable via the connection for reading out control data ("fieldbus connection") with this bus or fieldbus system, in particular with this Ethernet bus. In particular, a Sercos, Profibus, Profinet-Felbus is used as the bus system (for example Sercos 2, Sercos III, EtherCAT, Profinet IRT, Profinet RT, Ethernet / IP).

Bevorzugt ist die Datenbereitstellungsvorrichtung über den Anschluss Auslesen von Steuerungsdaten mittels einer hochohmigen Ankopplung mit dem Kommunikationssystem der Maschine datenübertragend verbindbar. Eine derartige Ankopplung kann insbesondere mittels eines sogenannten Test Access Point (TAP) erfolgen. Bei einem Test Access Point handelt es sich insbesondere um einen Netzwerkmonitor für die Analyse von Feldbus- bzw. Ethernet-Protokollen. Ein Test Access Point arbeitet dabei rein passiv und beeinflusst die Datenkommunikation auf dem Kommunikationssystem nicht. Preferably, the data providing device via the terminal read-out of Control data by means of a high-impedance coupling with the communication system of the machine data transfer connectable. Such a coupling can be done in particular by means of a so-called test access point (TAP). In particular, a test access point is a network monitor for analyzing fieldbus or Ethernet protocols. A test access point works purely passively and does not affect the data communication on the communication system.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Datenbereitstellungsvorrichtung dazu eingerichtet, wie ein Slave bzw. untergeordneter Teilnehmer über den Anschluss zum Auslesen von Steuerungsdaten mit dem Kommunikationssystem verbunden zu werden. Weiterhin ist die Datenbereitstellungsvorrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, nicht als ein Kommunikationsteilnehmer in dem Kommunikationssystem wahrgenommen zu werden. Insbesondere wird die Datenbereitstellungsvorrichtung von keiner anderen Maschinenkomponente als Teilnehmer an dem Kommunikationssystem bzw. als Busteilnehmer erkannt. Insbesondere nehmen Steuereinheiten der Maschine, welche insbesondere als Master bzw. übergeordneter Teilnehmer konfiguriert sind, die Datenbereitstellungsvorrichtung in dem Kommunikationssystem nicht wahr. Zu diesem Zweck ist die Slave-Funktionalität der Datenbereitstellungsvorrichtung nach außen hin insbesondere auf eine Repeater-Funktion reduziert, mittels welcher Signale bzw. Daten empfangen und weiter gesendet werden. Durch eine derartige Repeater-Funktion wird insbesondere allenfalls eine geringe, aber konstante Signalverzögerung bewirkt, sonst werden keine Veränderungen des empfangenen Signals bzw. der empfangenen Daten bewirkt. According to a further embodiment, the data providing device is set up to be connected to the communication system via the connection for reading out control data, such as a slave or subordinate subscriber. Furthermore, the data providing apparatus is preferably arranged not to be perceived as a communication subscriber in the communication system. In particular, the data providing device is not recognized by any other machine component as a subscriber to the communication system or as a bus subscriber. In particular, control units of the machine, which are in particular configured as master or higher-level subscriber, do not perceive the data supply device in the communication system. For this purpose, the slave functionality of the data supply device is reduced to the outside, in particular to a repeater function, are received by means of which signals or data and continue to be sent. By means of such a repeater function, a small but constant signal delay is effected in particular at best, otherwise no changes in the received signal or the received data are effected.

Der Kommunikationssystem, beispielsweise ein sercos-Feldbus, verfügt insbesondere über einen IP-Kanal und ermöglicht somit eine IP-Kommunikation. Über den IP-Kanal bzw. über die IP-Kommunikation können insbesondere unidirektional Daten von Maschinenkomponenten (z.B. Steuereinheiten, Antriebe) zur Datenbereitstellungsvorrichtung insbesondere zyklisch übertragen werden. Von den Maschinenkomponenten können insbesondere zyklisch Daten abgesetzt werden (sogenannte Beacon-Telegramme), welche die benötigten Informationen bzw. die benötigten Steuerungsdaten enthalten. The communication system, for example, a sercos fieldbus, in particular has an IP channel and thus enables IP communication. In particular unidirectionally, data from machine components (for example control units, drives) to the data supply device can in particular be transmitted cyclically via the IP channel or via the IP communication. Of the machine components in particular cyclically data can be sent (so-called beacon telegrams), which contain the required information or the required control data.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät einer Maschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. An arithmetic unit according to the invention, e.g. a control device of a machine is, in particular programmatically, adapted to perform a method according to the invention.

Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, elektrische und optische Datenträger, wie Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Also, the implementation of the invention in the form of software is advantageous because this allows very low cost, especially if an executing processing unit is still used for other tasks and therefore already exists. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, electrical and optical data carriers, such as hard disks, flash memories, EEPROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Figurenbeschreibung figure description

1 zeigt eine Maschine mit einer bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Datenbereitstellungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. 1 shows a machine with a preferred embodiment of a data providing device according to the invention, which is adapted to perform a preferred embodiment of a method according to the invention.

2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockdiagramm. 2 shows a preferred embodiment of a method according to the invention as a block diagram.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung Detailed description of the drawing

In 1 ist eine Maschine schematisch dargestellt und mit 100 bezeichnet. Die Maschine ist beispielsweise als eine Bahnbearbeitungsmaschine, insbesondere als Druckmaschine ausgebildet. In 1 is a machine shown schematically and with 100 designated. The machine is designed, for example, as a web-processing machine, in particular as a printing machine.

Die Maschine 100 weist mehrere Maschinenkomponenten 110, 122, 120, 130 auf. Die Maschinenkomponente 110 ist beispielsweise als eine Steuereinheit zum Steuern der Maschine ausgebildet. Die Steuereinheit 110 kann beispielsweise als Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgebildet sein. Die Maschinenkomponente 120 ist als ein elektrischer Antrieb (z.B. Synchronmotor) ausgebildet, der beispielsweise eine Walze 130 in Drehbewegung versetzt. Die Bewegung des elektrischen Antriebs 120 wird von einem Antriebsregler 122 kontrolliert, der insbesondere die Ist-Drehzahl auf eine Soll-Drehzahl und/oder die Ist-Position auf eine Soll-Position regelt. Der elektrische Antrieb weist dazu z.B. einen Drehgeber auf, der eine Drehwinkelstellung misst und an den Antriebsregler 122 übermittelt. Der elektrische Antrieb erhält vom Antriebsregler eine Stellgröße, welche beispielsweise einen Motorstrom oder ein Motordrehmoment vorgibt. Ein typischer Antriebsregler umfasst eine Recheneinheit und eine von dieser angesteuerte Antriebsstromregeleinheit (z.B. Umrichter). Die Maschinenkomponenten 110, 122 sind über ein Kommunikationssystem 140, beispielsweise über einen Feldbus, datenübertragend miteinander verbunden. Selbstverständlich kann die Maschine 100 noch weitere Maschinenkomponenten, wie Manipulatoren, Aktoren, weitere Motoren, Walzen und Steuereinheiten umfassen. The machine 100 has several machine components 110 . 122 . 120 . 130 on. The machine component 110 For example, it is designed as a control unit for controlling the machine. The control unit 110 can for example be designed as a programmable logic controller (PLC). The machine component 120 is designed as an electric drive (eg synchronous motor), for example, a roller 130 rotated. The movement of the electric drive 120 is from a drive controller 122 controls, in particular, the actual speed to a target speed and / or the actual position controls to a desired position. For this purpose, the electric drive has, for example, a rotary encoder which measures a rotational angle position and to the drive controller 122 transmitted. The electric drive receives a manipulated variable from the drive controller, which dictates, for example, a motor current or a motor torque. A typical drive controller comprises a computing unit and a drive current control unit controlled by it (eg converter). The machine components 110 . 122 are via a communication system 140 , For example, via a field bus, data transmitting connected to each other. Of course, the machine can 100 include other machine components, such as manipulators, actuators, other motors, rollers and control units.

Es soll eine Zustandsüberwachung der Maschine 100 durchgeführt werden. Dabei soll insbesondere überwacht werden, ob der Antrieb 120 korrekt funktioniert oder eine Fehlfunktion aufweist. Zu diesem Zweck ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Datenbereitstellungsvorrichtung 200 in der Maschine 100 implementiert, die dazu eingerichtet ist, eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. It should be a condition monitoring of the machine 100 be performed. In particular, it should be monitored whether the drive 120 works correctly or has a malfunction. For this purpose, a preferred embodiment of a data provision device according to the invention 200 in the machine 100 implemented, which is adapted to perform a preferred embodiment of a method according to the invention.

Die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 umfasst einen im Folgenden als Feldbusanschluss bezeichneten Anschluss 210 zum Auslesen von Steuerungsdaten, über welchen die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 mit dem Feldbus 140 datenübertragend verbunden ist. Über diesen Feldbusanschluss ist die Datenbereitstellungsvorrichtung mittels einer hochohmigen Ankopplung mit dem Feldbus 140 datenübertragend verbunden, insbesondere mittels eines sogenannten Test Access Point (TAP). Die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 kann sämtliche Daten auslesen, die über den Feldbus 140 verschickt werden, kann jedoch nicht schreibend auf diesen zugreifen und kann weder Daten im Feldbus 140 verändern noch selbst Daten über den Feldbus 140 verschicken. The data delivery device 200 comprises a connection referred to below as a fieldbus connection 210 for reading out control data via which the data providing device 200 with the fieldbus 140 data transferring connected. About this fieldbus connection is the data supply device by means of a high-impedance coupling to the fieldbus 140 data transmitting connected, in particular by means of a so-called Test Access Point (TAP). The data delivery device 200 can read all data via the fieldbus 140 but can not write to it and can not read data in the fieldbus 140 even change data via the fieldbus 140 send.

Die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 umfasst einen im Folgenden als Internetanschluss bezeichneten Anschluss 220 zum Ausgeben von vorverarbeiteten Daten, über welchen die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 mit einer externen Recheneinheit 300 datenübertragend verbunden ist. Datenbereitstellungsvorrichtung 200 und externe Recheneinheit 300 sind insbesondere über das Internet 310 miteinander verbunden. Die externe Recheneinheit 300 kann beispielsweise als ein Server eines Herstellers der Maschine 100 ausgebildet sein und weit von der Maschine 100 selbst entfernt sein. The data delivery device 200 includes a connection referred to below as an Internet connection 220 for outputting preprocessed data via which the data providing device 200 with an external processing unit 300 data transferring connected. Data providing device 200 and external arithmetic unit 300 are in particular via the internet 310 connected with each other. The external arithmetic unit 300 for example, as a server of a manufacturer of the machine 100 be trained and far from the machine 100 be yourself removed.

Datenbereitstellungsvorrichtung 200 und externe Recheneinheit 300 bilden zusammen vorzugsweise eine Zustandsüberwachungseinheit 400. Mittels dieser Zustandsüberwachungseinheit 400 kann die Zustandsüberwachung der Maschine 100 durchgeführt werden. Die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 bestimmt im Zuge dessen zunächst einen Zustand des Antriebs 120. Anhand dieses bestimmten Zustands wird in der externen Recheneinheit überprüft, ob der Motor korrekt funktioniert, wie weiter unten in Bezug auf 2 detailliert erläutert wird. Data providing device 200 and external arithmetic unit 300 together preferably form a condition monitoring unit 400 , By means of this condition monitoring unit 400 can be the condition monitoring of the machine 100 be performed. The data delivery device 200 determined in the course of this first a state of the drive 120 , Based on this particular condition, the external computational unit checks to see if the engine is functioning properly, as discussed below 2 will be explained in detail.

Zur Zustandsbestimmung des Motors 120 umfasst die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 einen im Folgenden als Sensoranschluss bezeichneten Anschluss 230 zum Empfangen von Sensordaten. Über diesen Sensoranschluss 230 ist die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 mit Sensoren 231, 232, 233 verbunden. Die Sensoren sind insbesondere an dem Antrieb 120 angeordnet. Die Sensoren sind beispielsweise als Beschleunigungssensor 231, Temperatursensor 232 und Körperschallsensor 233 ausgebildet. To determine the condition of the engine 120 includes the data delivery device 200 a connection referred to below as a sensor connection 230 for receiving sensor data. About this sensor connection 230 is the data delivery device 200 with sensors 231 . 232 . 233 connected. The sensors are in particular on the drive 120 arranged. The sensors are for example as an acceleration sensor 231 , Temperature sensor 232 and structure-borne sound sensor 233 educated.

In 2 ist die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als ein Blockdiagramm dargestellt, welche von der Datenbereitstellungsvorrichtung 200 durchgeführt wird. In 2 For example, the preferred embodiment of the method of the invention is illustrated as a block diagram provided by the data providing device 200 is carried out.

In einem Schritt 510 ermittelt bzw. sammelt die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 Steuerungsdaten. Diese Steuerungsdaten sind insbesondere Ist- und Soll-Werte einer Drehzahl des Antriebs 120. Diese Ist- und Soll-Werte werden im Zuge der Steuerung der Maschine 100 zwischen der SPS 110 und dem Antriebsregler 122 über den Feldbus 140 ausgetauscht. Die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 liest diese Ist- und Soll-Werte aus dem Feldbus 140 aus und hinterlegt diese in einer internen Speichereinheit. In one step 510 detects or collects the data providing device 200 Control data. These control data are in particular actual and desired values of a rotational speed of the drive 120 , These actual and target values are in the course of controlling the machine 100 between the PLC 110 and the drive controller 122 over the fieldbus 140 replaced. The data delivery device 200 reads these actual and target values from the fieldbus 140 off and stores them in an internal storage unit.

In einem Schritt 520 ermittelt bzw. sammelt die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 parallel zu Schritt 510 Sensordaten der Sensoren 231, 232 und 233 und hinterlegt diese in der Speichereinheit. Als Sensordaten werden dabei Messwerte insbesondere einer Temperatur des Antriebs 120, einer Vibrationsamplitude an einer Lagerstelle des Antriebs 120 sowie ein Körperschall des Antriebs 120 bestimmt. In one step 520 detects or collects the data providing device 200 parallel to step 510 Sensor data of the sensors 231 . 232 and 233 and stores them in the storage unit. As sensor data are measured values, in particular a temperature of the drive 120 , a vibration amplitude at a bearing point of the drive 120 and a structure-borne noise of the drive 120 certainly.

In Schritt 530 verarbeitet die Datenbereitstellungsvorrichtung 200 die Sensor- und die Steuerungsdaten vor und bringt sie dabei miteinander in Zusammenhang. Insbesondere werden diese Daten so gekennzeichnet, dass erkennbar ist, zu welchem Zeitpunkt sie jeweils bestimmt wurden. Weiterhin werden die Sensor- und die Steuerungsdaten zeitrichtig verknüpft, so dass erkennbar ist, welche Bewegung der Antrieb 120 ausführt (ausgedrückt durch die Ist- und Soll-Werte der Drehzahl) und welche konkreten Messwerte für Temperatur, Vibrationsamplitude und Körperschall während dieser Bewegung durch die Sensoren 231, 232, 233 bestimmt werden. Beispielsweise können zu diesem Zweck die zusammengehörigen Sensor- und Steuerungsdaten in einer Tabelle hinterlegt werden. In step 530 processes the data delivery device 200 The sensor and the control data before and brings them together in connection. In particular, these data are marked so that it can be seen at what time they were determined. Furthermore, the sensor and control data are time-correctly linked, so that it can be seen which movement of the drive 120 (expressed by the actual and target values of the speed) and which concrete measured values for temperature, vibration amplitude and structure-borne noise during this movement through the sensors 231 . 232 . 233 be determined. For example, the associated sensor and control data can be stored in a table for this purpose.

In Schritt 540 werden die vorverarbeiteten Sensor- und Steuerungsdaten von der Datenbereitstellungsvorrichtung 200 über das Internet 310 an die externe Recheneinheit 300 übertragen. In step 540 become the preprocessed sensor and control data from the data providing device 200 over the internet 310 to the external processing unit 300 transfer.

Von der externen Recheneinheit 300 wird in einem im Rahmen der Erfindung optionalen Schritt 550 die Zustandsüberwachung durchgeführt. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Schwellwertvergleich der Sensordaten durchgeführt. Jedoch sei darauf hingewiesen, dass Zustandsüberwachungsverfahren an sich wohlbekannt und nicht Gegenstand dieser Erfindung sind. Die bestimmten Messwerte für Temperatur, Vibrationsamplitude und Körperschall werden mit Schwellwerten verglichen, wobei diese Schwellwerte charakteristisch für die zugehörigen Ist- und Soll-Werte der Drehzahl des Antriebs 120, also der Steuerungsdaten, sind. Somit wird beispielsweise überprüft, ob Temperatur, Vibrationsamplitude und Körperschall jeweils einen Grenzwert überschreiten, der jeweils einen zulässigen Maximalwert für den Betrieb des Antriebs 120 bei den zugehörigen Ist- und Soll-Werten darstellt. From the external arithmetic unit 300 is in an optional step in the invention 550 Condition monitoring performed. For this purpose, for example, a threshold comparison of the sensor data is performed. However, it should be understood that condition monitoring methods are well known in the art and are not the subject of this invention. The determined measured values for temperature, vibration amplitude and structure-borne noise are compared with threshold values, whereby these threshold values are characteristic of the associated actual and desired values of the speed of the drive 120 , that is the control data, are. Thus, it is checked, for example, whether temperature, vibration amplitude and structure-borne noise each exceed a limit, each having a maximum allowable value for the operation of the drive 120 represents the associated actual and target values.

Überschreiten die Messwerte für Temperatur, Vibrationsamplitude und Körperschall die jeweiligen Grenzwerte nicht, wird gemäß Schritt 560 bestimmt, dass der Antrieb 120 fehlerfrei funktioniert. Überschreitet andererseits wenigstens einer der Messwerte den jeweiligen Grenzwert, wird gemäß Schritt 570 bestimmt, dass ein Fehler in dem Antrieb 120 vorliegt. In diesem Fall wird gemäß Schritt 580 eine geeignete Maßnahme durchgeführt, beispielweise kann ein Bediener der der Maschine über diesen Fehler informiert werden oder Wartungspersonal kann benachrichtigt werden, um eine Wartung des Antriebs 120 durchzuführen. If the measured values for temperature, vibration amplitude and structure-borne noise do not exceed the respective limit values, then, according to step 560 determines that the drive 120 works without errors. If, on the other hand, at least one of the measured values exceeds the respective limit value, the method according to step 570 that determines a fault in the drive 120 is present. In this case, according to step 580 For example, an operator of the machine may be notified of this error, or maintenance personnel may be notified to service the drive 120 perform.

Alternativ zur Durchführung der Zustandsüberwachung von der externen Recheneinheit 300 kann die Zustandsüberwachung auch von der Datenbereitstellungsvorrichtung 100 selbst durchgeführt werden, beispielsweise wenn keine Verbindung zu einer externen Recheneinheit besteht. Die in Zusammenhang gebrachten Daten werden in diesem Fall in der Datenbereitstellungsvorrichtung 100 dem Schwell- bzw. Grenzwertvergleich unterzogen. Alternatively to carrying out the condition monitoring by the external arithmetic unit 300 Condition monitoring can also be done by the data delivery device 100 itself be carried out, for example, if there is no connection to an external processing unit. The data associated in this case will be in the data delivery device 100 subjected to the threshold or limit value comparison.

Claims

Contraption ( 200 ) for providing data for condition monitoring of a machine ( 100 ) with a connection ( 210 ) for reading out control data via which the data supply device ( 200 ) with a communication system ( 140 ) the machine ( 100 ) can only be connected to read data, with a connection ( 230 ) for receiving sensor data from sensors ( 231 . 232 . 233 ) the machine ( 100 ) with a logic unit for preprocessing the sensor data and the control data and with a connection ( 220 ) for providing the preprocessed data, wherein the data providing device ( 200 ) is set up to read only the communication system ( 140 ).

Data delivery device ( 200 ) according to claim 1, which is adapted to be connected via the connection ( 220 ) for providing the preprocessed data with an external processing unit ( 300 ) to be connected to transmit data.

Data delivery device ( 200 ) according to claim 1 or 2, which is adapted to be connected via the connection ( 210 ) for reading control data with a bus system, in particular with an Ethernet bus of the machine ( 100 ), to be connected via data transfer.

Data delivery device ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein the connection ( 210 ) for reading control data a high-impedance coupling to the communication system ( 140 ) the machine ( 100 ).

Data delivery device ( 200 ) according to one of the preceding claims, which is set up like a slave via the connection ( 210 ) for reading control data with the communication system ( 140 ), and which is further adapted not to act as a communication agent in the communication system ( 140 ) to be perceived.

Data delivery device ( 200 ) according to one of the preceding claims, which is set up unidirectionally via an IP communication of the communication system ( 140 ) receive cyclic data.

Data delivery device ( 200 ) according to one of the preceding claims, wherein at least two connections from the group consisting of the connection ( 210 ) for reading control data, the connection ( 230 ) for receiving sensor data and the connection ( 220 ) are the same port for providing the preprocessed data, and / or wherein at least two ports are selected from the group consisting of the port ( 210 ) for reading control data, the connection ( 230 ) for receiving sensor data and the connection ( 220 ) are different ports for providing the preprocessed data.

Machine ( 100 ) with a communication system ( 140 ) and with a data delivery device ( 200 ) according to any one of the preceding claims, which has its connection ( 210 ) for reading control data with the communication system ( 140 ) is data reading connected.

Condition monitoring system ( 400 ) with a data delivery device ( 200 ) according to one of claims 1 to 7 and with an external computing unit ( 300 ), which via the connection ( 220 ) for providing the preprocessed data with the data providing device ( 200 ) is data transmitting connected.

Method for providing data for condition monitoring of a machine ( 100 ) by means of a data delivery device ( 110 ), wherein control data transmitted via a communication system ( 140 ) in the machine ( 100 ) are transmitted by the data delivery device ( 200 ) from this communication system ( 140 ) are read out ( 510 ), whereby the data supply device ( 200 ) read-only on the communication system ( 140 ), wherein sensor data received from sensors ( 231 . 232 . 233 ) the machine ( 100 ) were detected by the data delivery device ( 200 ) are received ( 520 ), and wherein the control data and the sensor data from the data providing device ( 200 ) preprocessed ( 530 ) and for condition monitoring ( 540 ).

Method according to claim 10, wherein the preprocessed sensor data and control data are sent to an external arithmetic unit ( 300 ) be transmitted ( 540 ).

Method according to claim 11, wherein the preprocessed sensor data and control data are transmitted to the external processing unit via an internet connection ( 300 ) be transmitted.

Method according to one of claims 10 to 12, wherein based on the preprocessed sensor data and control data, a condition monitoring is performed ( 550 ).

The method of claim 13 when referring back to claim 11 or 12, wherein the condition monitoring is performed by the external processing unit (10). 300 ) is carried out ( 550 ).

Method according to one of claims 10 to 14, wherein the sensor data via the communication system ( 140 ) are received.

Computer program comprising a computing unit ( 200 ) to perform a method according to any one of claims 10 to 15, when it on the computing unit ( 200 ) is performed.

A machine-readable storage medium having a computer program stored thereon according to claim 16.