DE202016105686U1 - Industrial plant - Google Patents
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Abstract
Industrielle Anlage, welche eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung umfasst, mittels welcher eine automatisierte Fehler- und Prozessdiagnose durchführbar ist.Industrial plant comprising a control and / or regulating device by means of which an automated fault and process diagnosis can be carried out.
Description
Die Erfindung betrifft eine industrielle Anlage, welche insbesondere eine automatisierte Fehler- und Prozessdiagnose aufweist und/oder ermöglicht. The invention relates to an industrial plant, which in particular has and / or enables automated fault and process diagnostics.
Industrieanlagen (industrielle Anlagen) umfassen vorzugsweise eine Vielzahl von Anlagenkomponenten, die physikalisch über Prozessparameter, beispielsweise Temperatur, Feuchte, Druck und/oder Volumenströme, und/oder softwaretechnisch durch überlagerte Steuermodule miteinander gekoppelt oder koppelbar sind. Die physikalischen und/oder softwaretechnischen Kopplungen führen zu komplexen Zusammenhängen innerhalb der Anlage, die eine Fehlerdiagnose zur Erkennung von Fehlfunktionen erschweren können. Industrial plants (industrial plants) preferably comprise a multiplicity of plant components which are physically coupled or coupled to one another via process parameters, for example temperature, humidity, pressure and / or volume flows, and / or software technology by superimposed control modules. The physical and / or software-technical couplings lead to complex relationships within the plant, which can make fault diagnosis for detecting malfunctions more difficult.
Es kann vorgesehen sein, dass die Anlagenkomponenten mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet sind, welche einzelne oder mehrere Prozessparameter erfassen. Die Sensordaten werden beispielsweise in einer Visualisierung dargestellt, aber für die Erkennung von Fehlerursachen teilweise oder gar nicht von Meldesystemen erfasst. Der Betreiber muss aus den vorhandenen Daten und seinem eigenen Erfahrungsschatz den Wartungszustand der Anlage abschätzen und Fehlerursachen aus vorhandenen Meldungen rekonstruieren. Dies kann zu erheblichen Zeitverzögerungen bei der Fehlerdiagnose führen, was einen Produktions-Stopp der Industrieanlage zufolge haben kann. It can be provided that the system components are equipped with a plurality of sensors which detect individual or multiple process parameters. The sensor data are displayed, for example, in a visualization, but partially or not at all detected by reporting systems for the detection of causes of errors. From the existing data and his own wealth of experience, the operator must estimate the maintenance status of the system and reconstruct the causes of errors from existing messages. This can lead to significant time delays in fault diagnosis, which may result in a production stop of the industrial plant.
Zur Unterstützung des Betreibers bei der Fehlerdiagnose einer Industrieanlage können beispielsweise Meldesysteme zur Verfügung stehen, die Warn- und Alarmmeldungen erzeugen. Die Meldungen können insbesondere mit gemessenen Prozessparametern und/oder mit Fehlerbits aus der Steuersoftware verknüpft sein. Die Meldungen werden vorzugsweise graphisch auf einer Visualisierung ausgegeben. Alternativ oder ergänzend hierzu können die Prozessparameter in einem vereinfachten Verfahrensschema angezeigt werden. To support the operator in the fault diagnosis of an industrial plant, for example, reporting systems can be available that generate warning and alarm messages. The messages can in particular be linked to measured process parameters and / or to error bits from the control software. The messages are preferably output graphically on a visualization. Alternatively or additionally, the process parameters can be displayed in a simplified process scheme.
Fehler für Prozessparameter, die im Meldesystem erfasst werden, sind insbesondere Abweichungen von Sollwerten und/oder Überschreitungen von Schwellwerttoleranzen. Physikalische Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern werden im Meldesystem bislang nicht oder nur teilweise durch einfache logische Funktionen berücksichtigt. Fehler, die aus der Steuersoftware generiert werden, betreffen mechanische, elektrische und Softwarefehler. Diese sind durch eine Logik in der Steuersoftware bislang teilweise miteinander verknüpft. Errors for process parameters that are detected in the message system are in particular deviations from setpoints and / or exceedances of threshold tolerances. Physical relationships between the process parameters are not yet taken into account in the message system or only partially by simple logical functions. Errors generated by the control software concern mechanical, electrical and software errors. These are so far partially linked by a logic in the control software.
Üblicherweise muss der Betreiber aus den Prozessparametern auf der Visualisierung und den generierten Meldungen auf die Fehlerursache und den Wartungsbedarf der Anlage schließen.Normally, the operator must infer from the process parameters on the visualization and the generated messages the cause of the fault and the maintenance requirements of the system.
Die
Die
Die
Die
- a) das Abrufen von Anlagendaten (Aktualwerte, vergangene Werte bzw. Simulation);
- b) regelbasierte Auswertung der Anlagendaten zur Bestimmung von Wahrscheinlichkeiten von Anlagenfehlern;
- c) Voraussage von Anlagenfehlern, um auf diese zu reagieren, bevor sie entstehen.
- a) the retrieval of plant data (actual values, past values or simulation);
- b) rule-based evaluation of the system data for determining probabilities of system errors;
- c) Predict equipment failures to respond to them before they occur.
Die Wahl der Art der Datenquelle wird vorab festgelegt. Dabei werden als Datenquellen Aktualwerte von Sensoren, vergangene, abgespeicherte Werte und simulierte zukünftige Werte verstanden. Das Verfahren bildet Expertenwissen ab, um Sensordaten unterschiedlicher Quellen zu verarbeiten und Rückschlüsse auf die Anlage zu ziehen. The choice of the type of data source is predetermined. Data sources are actual values of sensors, past, stored values and simulated future values. The process covers expert knowledge to process sensor data from different sources and to draw conclusions about the plant.
Bei üblichen Meldesystemen muss der Betreiber bislang durch eigene Erfahrungen und Expertenwissen den Wartungsbedarf der Anlage einschätzen. Die Ursachenfindung geschieht nicht automatisiert. Fehler können üblicherweise erst erkannt werden, nachdem sie aufgetreten sind. Der Anlagenbetreiber muss das Meldesystem und die Prozessparameter interpretieren, um Aussagen über den Anlagenzustand zu treffen.In conventional reporting systems, the operator has so far had to assess the maintenance requirements of the system through their own experience and expert knowledge. The cause determination does not happen automatically. Errors can usually only be detected after they have occurred. The plant operator must interpret the message system and the process parameters in order to make statements about the plant status.
Das Verfahren gemäß der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine industrielle Anlage bereitzustellen, welche einfach aufgebaut ist und einen zuverlässigen und effizienten Betrieb ermöglicht.The present invention has for its object to provide an industrial plant, which is simple in construction and allows reliable and efficient operation.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine industrielle Anlage gelöst, welche eine automatisierte Fehler- und Prozessdiagnose aufweist und/oder ermöglicht.This object is achieved by an industrial plant, which has an automated fault and process diagnosis and / or allows.
Die industrielle Anlage umfasst insbesondere eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung, mittels welcher die automatisierte Fehler- und Prozessdiagnose durchführbar ist. Die Steuer- und/oder Regelvorrichtung ist hierzu insbesondere geeignet ausgebildet und/oder programmiert.In particular, the industrial plant comprises a control and / or regulating device by means of which automated fault and process diagnostics can be carried out. The control and / or regulating device is designed and / or programmed in particular suitable for this purpose.
Mittels der Steuer- und/oder Regelvorrichtung ist insbesondere eine Diagnose durchführbar, wobei die Diagnose insbesondere einzelne oder mehrere der folgenden Funktionen aufweist:
- a) Finden von Fehlerursachen; und/oder
- b) Ermittlung von Wartungsbedarf vor und/oder nach Auftreten eines Fehlers; und/oder
- c) Abschätzung der Wartungspriorität von Fehlern.
- a) finding causes of errors; and or
- b) determination of maintenance requirements before and / or after the occurrence of a fault; and or
- c) Estimation of the maintenance priority of errors.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die industrielle Anlage in der Lage ist, Wartungshinweise zu geben, die zur Lösung vorhandener und/oder zukünftiger Anlagenprobleme beitragen. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regelvorrichtung hierzu ausgebildet und/oder programmiert.Alternatively or additionally, it can be provided that the industrial plant is able to give maintenance instructions that contribute to the solution of existing and / or future plant problems. In particular, the control and / or regulating device is designed and / or programmed for this purpose.
Vorzugsweise sind mehrere unterschiedliche Datenquellen für die Diagnose vorgesehen und/oder nutzbar. Insbesondere können als Datenquellen Sensordaten, Daten aus Meldesystemen und/oder Modelldaten vorgesehen und/oder nutzbar sein, beispielsweise auch solche, die nicht digital zur Verfügung stehen, und/oder vom Betreiber stammende Informationen. Preferably, several different data sources are provided for and / or usable for the diagnosis. In particular, sensor data, data from reporting systems and / or model data can be provided and / or used as data sources, for example also those that are not available digitally and / or information originating from the operator.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung der industriellen Anlage ausgebildet und/oder programmiert ist, aus vorhandenen Daten zu lernen. Für die Umsetzung der automatisierten Fehler- und Prozessdiagnose ist vorzugsweise ein Expertensystem aufgebaut und/oder vorgesehen und/oder eingerichtet, das in der Lage ist, Expertenwissen über die Anlage abzubilden. Unter Expertenwissen wird vorzugsweise zum einen die Erkennung von Anlagenfehlern basierend auf Daten unterschiedlicher Datenquellen (Sensoren, Trends, Meldesysteme, ...) und zum anderen die Fähigkeit verstanden, die erkannten Fehler durch Prozesswissen miteinander zu verknüpfen. Vorzugsweise können so durch Expertenwissen Rückschlüsse auf einen Istzustand und/oder einen zukünftigen Zustand der Anlage gezogen werden. Daraus können beispielsweise eine Fehlerdiagnose und/oder Wartungshinweise abgeleitet werden.It is preferably provided that a control and / or regulating device of the industrial system is designed and / or programmed to learn from existing data. For the implementation of the automated error and process diagnosis, an expert system is preferably constructed and / or provided and / or set up that is able to map expert knowledge about the system. Under expert knowledge, the recognition of system errors based on data from different data sources (sensors, trends, reporting systems, etc.) and, on the other hand, the ability to link the detected errors by process knowledge are preferably used. Preferably, conclusions can be drawn by expert knowledge on an actual state and / or a future state of the plant. From this, for example, a fault diagnosis and / or maintenance instructions can be derived.
Ziel der Fehlererkennung ist es vorzugsweise, Anlagenfehler zu erkennen. Die Anlagenfehler werden insbesondere vorab von Experten festgelegt. Unter Anlagenfehlern werden beispielsweise Abweichungen vom gewünschten Betrieb einer Anlage verstanden, die einer Datenquelle, wie zum Beispiel einem Prozessparameter, einer Meldung oder einer Eingabe des Betreibers, zugeordnet sind. Anlagenfehler können insbesondere eine endliche Anzahl diskret-wertiger Zustände annehmen. Die Zustände aller Anlagenfehler definieren die Fehlerbilder der Anlage. The aim of error detection is preferably to detect system errors. The system errors are determined in advance by experts. By way of example, system errors are understood as deviations from the desired operation of a system, which are assigned to a data source, such as a process parameter, a message or an input by the operator. In particular, system errors can assume a finite number of discrete-valued states. The states of all system errors define the fault patterns of the system.
Aufbauend auf den Fehlerbildern der Anlage werden vorzugsweise Ursache-Wirkungs-Ketten definiert, welche insbesondere eine Verknüpfung der Anlagenmodule und Anlagenfehler abbilden. Diese werden vorzugsweise mittels der Steuer- und/oder Regelvorrichtung systematisch ausgewertet, um ein Gesamtbild des diagnosemäßigen Zustands der Anlage zu erhalten.Based on the fault patterns of the system, cause-and-effect chains are preferably defined, which in particular map a link between the system modules and system faults. These are preferably evaluated systematically by means of the control and / or regulating device in order to obtain an overall picture of the diagnostic state of the system.
Aus den Ursache-Wirkungs-Ketten lassen sich vorzugsweise Lösungsvorschläge und Wartungshinweise für den Betreiber ableiten.From the cause-and-effect chains, solutions and maintenance instructions for the operator can preferably be derived.
Beispielsweise in die Steuer- und/oder Regelvorrichtung ist vorzugsweise ein Datenspeicher implementiert, der die Informationen über die Fehlerbilder und/oder den Anlagenzustand verwaltet und/oder dem Expertensystem zur Verfügung stellt. Dies schließt vorzugsweise die Datensätze der unterschiedlichen Datenquellen mit ein. For example, in the control and / or regulating device, a data memory is preferably implemented, which manages the information about the error images and / or the system state and / or provides the expert system. This preferably includes the data sets of the different data sources.
Der Datenspeicher ermöglicht es dem Expertensystem vorzugsweise, aus vergangenen Daten zu lernen. Dies kann beispielsweise durch die Implementierung von Lernalgorithmen für ereignisdiskrete Modelle umgesetzt werden. The data store preferably allows the expert system to learn from past data. This can be implemented, for example, by implementing learning algorithms for event-discrete models.
Vorzugsweise ist eine gegenseitige Kapselung von Datenschnittstelle, Fehlererkennungsalgorithmus und/oder Fehlerauswertung vorgesehen, insbesondere unter Berücksichtigung der Fehlerkopplungen. Günstig kann es sein, wenn hierdurch ein vollmodularer Aufbau des Expertensystems ermöglicht wird. Preferably, a mutual encapsulation of data interface, error detection algorithm and / or error evaluation is provided, in particular taking into account the error couplings. It may be favorable if this allows a fully modular design of the expert system.
Insbesondere ist vorgesehen, dass vorhandene Meldesysteme und/oder Betreiberinformationen in den Diagnoseprozess miteinbezogen werden.In particular, it is provided that existing reporting systems and / or operator information are included in the diagnostic process.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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