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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung wenigstens einer Maschine, wobei wenigstens ein Sensor wenigstens einen Parameter der Maschine misst und dabei Messwerte erzeugt, die anschließend hinsichtlich der Einhaltung wenigstens eines Federkriteriums überprüft werden, wobei im Falle einer Fehlfunktion ein Fehlersignal generiert wird.
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Heutzutage werden sicherheitsrelevante Aufgaben vermehrt durch Elektronik übernommen. Ein typisches Beispiel ist ein Temperaturauslesegerät einer motorbetriebene Maschine. Das Temperaturauslesegerät erfasst die Temperatur der Maschine oder Anlage mittels Temperatursensoren. Die erfassten Temperaturinformationen werden ausgewertet und mit vordefinierten Gefahrkriterien verglichen. Sind die Gefahrkriterien erfüllt, öffnet das Auslesegerät die Sicherheitskette durch ein Schaltelement, beispielsweise ein Relais, und schaltet somit die Maschine (Motor) oder Anlage ab.
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Aus der
EP 1 967 831 B1 ist ein Temperaturauslesegerät zum sicheren Abschalten eines Verbrauchers, insbesondere eines Motors, bekannt, bei dem ein temperaturabhängiges Sensorsignal über einen ersten und einen zweiten redundanten Auswertekanal überprüft werden. Mit einem solchen Temperaturauslösegerät kann eine höhere Sicherheitsanforderungsstufe gewährleistet werden.
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Im Falle eines Fehlersignals wäre es jedoch hilfreich, wenn man das Verhalten der Maschine vor dem Eintritt in den Fehlbetrieb analysieren könnte, um mit Hilfe dieses Wissens den Betrieb der Maschine ggf. anpassen zu können, um zukünftige Fehler zu vermeiden. Aus der Praxis sind hierfür sogenannte Datenlogger bekannt, die als prozessorgesteuerte Speichereinheit Daten in einem bestimmten Rhythmus über eine Schnittstelle aufnehmen und auf einem Speichermedium ablegen können. So können beispielsweise die gemessenen Temperaturwerte einer Maschine laufend aufgezeichnet werden. Über eine entsprechende Auswerte-Software können die Daten aufbereitet und ausgewertet werden. Derartige Datenlogger sind jedoch vergleichsweise teuer und erzeugen enorme Datenmengen, wobei oftmals nur ein kleiner Teil der Daten relevant ist.
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Die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sind aus der
DE 10 2005 037 913 A1 bekannt, die ein Verfahren zur wiedergabeorientierten Fehlerdokumentation offenbart, wobei ein zentraler, als Ringpuffer ausgebildeter Historienspeicher stets sämtliche durch eine Zustandsbeobachtungseinheit bestimmte Fahrzeugdaten enthält. Im Falle des Auftretens eines Fehlers wird eine Fehlerbeschreibung erstellt, die zusammen mit relevanten Fahrzeugdaten aus dem Historienspeicher in einem zentralen Fehlerspeicher abgelegt werden. Bei fortschreitendem Füllstand des zentralen Fehlerspeichers können abgespeicherte Daten sukzessive auf ein Minimum reduziert werden.
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Ein weiteres Verfahren zur Überwachung eines Fahrzeugs ist aus der
DE 103 59 603 A1 bekannt. Dort werden Zustandsdaten eines Fahrzeugs in einem RAM abgespeichert, wobei bei Auftreten einer Anomalie die Momentdaten aus dem RAM ausgelesen und in einem EEPROM aufgezeichnet werden.
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Die
US 2003/0216889 A1 beschreibt ein Diagnose-/ Prognosesystem zur Überwachung der Performance eines Fahrzeugs, wobei die unterschiedlichsten Sensoren, wie beispielsweise Temperatur-, Druck-, Akustik- oder Vibrationssensoren zum Einsatz kommen können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neues Speicherkonzept für den Maschinenschutz anzugeben, welches dem Betreiber der Maschine erlaubt, das Verhalten der Maschine vor dem Eintritt in einem Fehlbetrieb zu analysieren, um mit Hilfe dieses Wissens den Betrieb der Maschine ggf. anzupassen bzw. um zukünftige Fehler zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung einer Maschine wird wenigstens ein Parameter einer Maschine über wenigstens einen Sensor gemessen, wobei Messwerte erzeugt werden, die anschließend hinsichtlich der Einhaltung wenigstens eines Fehlerkriteriums überprüft werden, wobei im Falle einer Fehlfunktion ein Fehlersignal generiert wird. Die Datenwerte, die aus einem oder mehreren Messwerten gebildet werden, werden zeitlich nacheinander in einem Arbeitsspeicher gespeichert. Im Falle einer Fehlfunktion werden die im Arbeitsspeicher gespeicherten Datenwerte in einen nichtflüchtigen Speicher übertragen.
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Durch das neue Speicherkonzept werden nur die Datenwerte auf den Nichtflüchtigen Speicher übertragen, die für eine Auswertung relevant sind. Diese Datenwerte stehen insbesondere auch nach einem Netzreset zur Verfügung, während die Daten aus dem Arbeitsspeicher verloren gehen. Der nichtflüchtige Speicher kann insbesondere durch ein EEPROM oder einen Flash-Speicher gebildet werden.
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Des Weiteren ist vorgesehen werden, dass die Datenwerte in einem ersten Arbeitsspeicherbereich gespeichert werden und zumindest der zeitlich älteste Datenwert des ersten Arbeitsspeicherbereichs in wenigstens einen zweiten Arbeitsspeicherbereich verschoben oder gelöscht wird, wenn eine neuer Datenwert zur Speicherung im ersten Arbeitsspeicherbereich bereitsteht und der erste Arbeitsspeicherbereich bereits voll ist. Auf diese Weise werden zumindest die aktuellen Datenwerte abgespeichert. Außerdem sind zwei Arbeitsspeicherbereiche vorgesehen, wobei bei jeder Verschiebung von Datenwerten vom ersten Arbeitsspeicherbereich in den zweiten Arbeitsspeicherbereich jeweils eine vorgegebene Anzahl der zeitlich ältesten Datenwerte des ersten Arbeitsspeicherbereichs nach einem vorgegebenen Kriterium zusammengefasst und als ein neuer Datenwert in den zweiten Arbeitsspeicherbereich verschoben werden.
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Der für den zweiten Arbeitsspeicherbereich vorgesehene, neue Datenwert wird nach einem der nachfolgend aufgeführten Kriterien gebildet: maximaler Datenwert, minimaler Datenwert oder Mittelwert aus der vorgegebenen Anzahl der zeitlich ältesten Datenwerte des ersten Arbeitsspeicherbereichs. Dabei wird für die Bildung des neuen Datenwerts im zweiten Arbeitsspeicherbereich insbesondere das gleiche Kriterium angewendet, dass auch bei der Bildung des Datenwerts des ersten Arbeitsspeicherbereichs aus den Messwerten herangezogen wurde.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird jeder Datenwert aus mehreren aufeinanderfolgenden Messwerten gebildet, wobei der Datenwert entweder dem maximalen Messwert, dem minimalen Messwert oder dem Mittelwert der mehreren aufeinanderfolgenden Messwerte entspricht. Außerdem kann der Datenwert aus mehreren aufeinanderfolgenden Messwerten durch Filterung und/oder Frequenztransformation gebildet werden oder in sonstiger Art und Weise aufbereitet werden.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn zumindest derzeit älteste Datenwert im zweiten Arbeitsspeicherbereich in wenigstens einen dritten Arbeitsspeicherbereich verschoben oder gelöscht wird, wenn ein weiterer Datenwert zur Speicherung im zweiten Arbeitsspeicherbereich bereitsteht und der zweite Arbeitsspeicherbereich bereits voll ist. Schließlich kann auch vorgesehen werden, dass zumindest der zeitlich älteste Datenwert im dritten Arbeitsspeicherbereich in wenigstens einen vierten Arbeitsspeicherbereich verschoben oder gelöscht wird, wenn ein weiterer Datenwert zur Speicherung im dritten Arbeitsspeicherbereich bereits besteht und der dritte Arbeitsspeicherbereich bereits voll ist. Durch die verschiedenen Arbeitsspeicherbereiche können mehrere Zeitbereiche abgedeckt werden, wobei eine Komprimierung der Datenmengen stattfindet, wenn bei einer Verschiebung von mehreren Datenwerten diese Datenwerte in einen neuen Datenwert zusammengefasst werden.
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Bei dem wenigstens einem Parameter der Maschine kann es sich um einen oder mehrere der nachfolgenden Parameter handeln: Temperatur eines Motors, Amplitude einer Phasenspannung oder eines Phasenstroms, Frequenz einer Phasenspannung oder eines Phasenstroms, Temperatur eines Lagers, Leckage, Flüssigkeitseintritt, Vibrationen der Maschine, Schalthäufigkeit eines Bauteils, Druck in einer Saug- oder Druckleitung einer Pumpe oder eines Verdichters.
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Bei der zu überwachenden Maschine handelt sich insbesondere um eine nichtfahrende, elektrisch angetriebene Arbeitsmaschine, insbesondere einen Verdichter, eine Pumpe, einen Ventilator, ein Förderband, eine Mühle oder ein Hebezeug.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigen
- 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer Maschine,
- 2 Veranschaulichung der Speicherung der aus mehreren Messwerten gebildeten Datenwerte,
- 3 eine Veranschaulichung der Übertragung von Datenwerten von einem ersten in einem zweiten Arbeitsspeicherbereich in einem ersten Zeitpunkt,
- 4 eine Veranschaulichung der Übertragung von Datenwerten von einem ersten in einem zweiten Arbeitsspeicherbereich in einem zweiten Zeitpunkt,
- 5 Veranschaulichung des Speicherkonzepts in einem dritten Zeitpunkt und
- 6 Veranschaulichung der Übertragung der Datenwerte vom Arbeitsspeicher in den Nichtflüchtigen Speicher im Falle einer Fehlfunktion.
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Die im Blockschaltbild der 1 dargestellte Vorrichtung dient zur Überwachung einer Maschine 1, bei der es sich beispielsweise um eine nichtfahrende, elektrisch angetriebene Arbeitsmaschine, insbesondere einen Verdichter, eine Pumpe, einen Ventilator, ein Förderband, eine Mühle oder ein Hebezeug handelt. Die Vorrichtung weist einen Sensor 2 auf, der wenigstens einen Parameter der Maschine misst. Dabei kann es sich beispielsweise um einen oder mehrere der folgenden Parameter handeln: Temperatur der Maschine 1 bzw. dessen Motor, Amplitude einer Phasenspannung oder eines Phasenstrom, Frequenz einer Phasenspannung oder eines Phasenstroms, Temperatur eines Lagers, Leckage, Flüssigkeitseintritt, Vibrationen der Maschine, Schalthäufigkeit eines Bauteils, Druck in einer Saug- oder Druckleitung einer Pumpe oder eines Verdichters.
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Der Sensor 2 ist mit einer Auswerteeinrichtung 3 zur Überprüfung von Messwerten des Sensors auf Einhaltung eines Fehlerkriteriums und zur Erzeugung eines Fehlersignals 4 im Falle einer Fehlfunktion verbunden. Das Fehlerkriterium kann beispielsweise durch einen maximalen oder minimalen Wert des zu überwachenden Parameters gebildet werden. Die Auswerteeinrichtung 3, bei der es sich beispielsweise um ein Motorrelais handelt, weist insbesondere einen Mikroprozessor 5, einen Arbeitsspeicher 6 und einen Nichtflüchtigen Speicher 7 auf. Der Mikroprozessor 5 hat neben der Überwachung der Einhaltung wenigstens eines Fehlerkriteriums die Aufgabe, Datenwerte aus ein oder mehreren Messwerten des Sensors zu bilden und zeitlich nacheinander im Arbeitsspeicher 6 abzulegen. Ferner sind im Falle einer Fehlfunktion die im Arbeitsspeicher 6 gespeicherten Datenwerte in den Nichtflüchtigen Speicher 7 zu übertragen.
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Der Sensor 2 erzeugt laufend Messwerte M1, M2, M3, die an die Auswerteeinrichtung 3 übertragen werden (2). Dort besteht die Möglichkeit, dass diese Messwerte M1, M2, M3, ... ohne weitere Verarbeitung im Arbeitsspeicher abgelegt werden. Je nach Anzahl der Messwerte und zur Eliminierung von Störsignalen kann es jedoch zweckmäßig sein, die Messwerte durch Filterung und/oder Frequenztransformation in Datenwerte DW1, DW2, DW3, ... umzuwandeln. Außerdem kann es zweckmäßig sein, wenn jeder Datenwert aus mehreren Messwerten gebildet wird, wobei der Datenwert beispielsweise dem Maximalwert, dem Minimalwert oder dem Mittelwert der mehreren aufeinanderfolgenden Messwerte entspricht. Gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 werden die drei Messwerte M1, M2 und M3 in einem Datenwert DW1 zusammengefasst. Die Messwerte M4, M5 und M6 ergeben dann den Datenwert DW2 und die Messwerte M7, M8 und M9 den Datenwert DW3 und so weiter. Alle Datenwerte werden zeitlich nacheinander im Arbeitsspeicher 6 abgelegt. Die 3 bis 5 zeigen einen in drei Arbeitsspeicherbereiche RAM1, RAM2, RAM3 unterteilten Arbeitsspeicherbereich 6.
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Sobald der erste Arbeitsspeicherbereich RAM1 voll ist, wie in 3 dargestellt, wird zumindest der zeitlich älteste Datenwert DW1 des ersten Arbeitsspeicherbereichs RAM1 in den wenigstens einen zweiten Arbeitsspeicherbereich RAM2 verschoben, wenn ein neuer Datenwert (DW5) zur Speicherung im ersten Arbeitsspeicherbereich RAM1 bereitsteht. Wann ein Arbeitsspeicherbereich voll ist hängt natürlich von seiner Größe und dem Platzbedarf für die Speicherung der einzelnen Datenwerte ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Einfachhalt halber angenommen, dass der Arbeitsspeicherbereich mit vier Datenwerten voll ausgeschöpft ist. Wenngleich die Möglichkeit besteht, den ältesten oder die ältesten Datenwerte einzeln in den zweiten Arbeitsbereich RAM2 zu übertragen, kann man zur Komprimierung der Daten auch mehrere Datenwerte zusammenfassen. Im vorliegenden Fall wurden die Datenwerte DW1 und DW2 in einen neuen Datenwert DW 1/2 zusammengefasst. Die Bildung des neuen Datenwertes kann dabei wiederum nach beispielsweise einem der nachfolgend aufgeführten Kriterien vollzogen werden: maximaler Datenwert, minimaler Datenwert oder Mittelwert aus der vorgegebenen Anzahl der zeitlich ältesten Datenwerte des ersten Arbeitsspeicherbereichs RAM1. Zweckmäßigerweise wird für die Bildung des neuen Datenwerts DW1/2 im zweiten Arbeitsspeicherbereich RAM2 das gleiche Kriterium angewendet, das auch bei der Bildung des Datenwerte DW1, DW2, DW3 und DW4 des ersten Arbeitsspeicherbereichs RAM1 aus den Messwerten herangezogen wurde. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden somit im ersten Arbeitsspeicherbereich RAM1 zwei Plätze frei, die gemäß 4 von Datenwerten DW5 und DW6 besetzt werden. In der Situation gemäß 4 wird bei einem weiteren Datenwert wiederum eine Verschiebung von Datenwerten aus den ersten Arbeitsspeicherbereich RAM1 in den zweiten Arbeitsspeicherbereich RAM2 erforderlich, wo ein neuer Datenwert DW3/4 entsteht.
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5 zeigt schließlich eine Situation bei der auch schon der dritte Arbeitsspeicherbereich RAM3 mit einem Datenwert DW1/2/3/4 besetzt ist, der sich aus den ursprünglichen Datenwerten DW1 bis DW4 zusammensetzt.
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Tritt die Situation ein, dass alle Arbeitsspeicherbereiche gefüllt sind wird der älteste Datenwert aus dem letzten Arbeitsspeicherbereich gelöst, um so Platz für weitere Verschiebungen zu gewährleisten.
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Bei diesem Arbeitsspeicherkonzept sind somit im ersten Arbeitsspeicherbereich RAM1 die neuesten Datenwerte abgelegt während im zweiten Arbeitsspeicherbereich RAM2 ältere Datenwerte gespeichert sind. Im dritten Arbeitsspeicherbereich RAM3 sind die zeitlich ältesten Datenwerte gespeichert.
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6 zeigt die Situation im Falle einer Fehlfunktion, bei der sicherheitshalber die im Arbeitsspeicher 6 (RAM1, RAM2, RAM3) gespeicherten Datenwerte in den Nichtflüchtigen Speicher 7 (EEPROM1, EEPROM2, EEPROM3) übertragen werden, wie dies in 6 dargestellt ist. Sollte es zu einer Unterbrechung der Stromversorgung für die Auswerteeinrichtung 3 kommen, würde dies zur Löschung der Daten im Arbeitsspeicher führen. Die Sicherung der Daten im Nichtflüchtigen Speicher 7 ermöglicht aber einen späteren Zugriff auf die Daten, die im Zeitraum vor der Auslösung des Federsignals generiert wurden. Diese Informationen sind sehr wertvoll, um das Verhalten der Maschine vor dem Eintritt in den Fehlbetrieb analysieren könnten und um mit Hilfe dieses Wissens den Betrieb der Maschine ggf. anpassen zu können, um zukünftige Fehler zu vermeiden
