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Diagnose-Computer-Einrlchtung
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Die Erfindung betrifft eine Diagnose-Computer-Einrichtung zur zeit
folgerichtigen Störwerterfassung charakteristischer Größen, insbesondere für Antriebseinneiten.
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Elektrische Antriebseinheiten werden bisher über Magnetbandanlagen
oder schreibende Meßgeräte überwacht, die den entscheidenden Nachteil aufweisen,
daß bei Bandende Scalwierigkeiten in der Erfassung von Meßdaten auftreten, weil
kein kontinuierlicher Uberwachungsbetrieb mehr möglich ist, solange nicht die Bänder
oder Papierrollen ausgetauscht sind.
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Zwar werden auch bereits Endlosbänder verwendet, aber auch die mit
diesen Bändern arbeitenden Anlagen können nicht ganz zufriedenstellen, weil ebenfalls
Komplikationen bei der Erfassung und dem gleichzeitigen Abruf von Meßdaten auftreten
können, insbesondere aufgrund von Verschleißerscheinungen des Bandes.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Anlage
zur zeit folgerichtigen Störwerterfassung charakteristischer Größen zu schaffen,
mit der sowohl eine kontinuierliche Betriebsüberwachung als auch eine kurzzeitige
Uberwachung möglich ist und die auch Einzelmessungen zuläßt.
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Die Aufgabe wird erfindunggemäß dadurch gelöst, daß an einer zentralen
Datenleitung ein über einen Multiplexer zugeführte Meßdaten umwandelnder Analog-Digital-Umsetzer,
ein die in Digitalwerte umgesetzten Meßdaten aufnehmender Speicher, ein den gesamten
Ablauf steuernder Mikroprozessor, für die Auswertung
der im Speicher
eingelesenen Meßdaten vorgesehene Ausgabestationen und ein die Betriebsarten und
alle Parameter vorprogrammierbares Bedienungsfeld oder Prozeßrechner angeschlossen
sind.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu
sehen, daß eine kontinuierliche Betriebsüberwachung für Antriebseinheiten möglich
ist, indem jederzeit in dem Speicher eingelesene Meßdaten abrufbereit sind, so daß
eine plötzlich auftretende Störung in der Antriebseinheit schnell und sicher anhand
der aus dem Speicher ausgelesenen und in einem Druckwerk ausgedruckten Meßdaten
erkannt werden kann. Darüber hinaus lassen sich Kurzzeitmessungen durchführen, die
z. B. das tibergangsverhalten des jeweiligen Antriebes festhalten. Weiter können
auch Einzelmessungen vorgenommen werden, mit denen z. B. ein Prüfprogramm getestet
wird.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet besonders vorteilhaft und
zweckmäßig nach einem Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, daß im Bedienungsfeld
oder Prozeßrechner die Betriebsarten und alle Parameter vorgewählt werden, ~daß
die Betriebsarten Dauermessung, Kurzzeitmessung und Einzelmssung der Reihe nach
abgefragt werden, daß die vorgewählte Betriebsart einer Messung durchgerührt und
die gemessenen Daten im Speicher eingelesen werden, daß die Ausgabeart abgefragt
und die vorgewählte Ausgabeweise der Meßdaten ausgeführt wird.
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Das Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß bei Dauermessung
zuerst das vorgewählte Abfrageintervall bestimmt wird, daß danach ein Meßreihenzähler
gesetzt wird, daß dann eine Abfrage zur Aufnahme einer vorgewählten Anzahl von Meßdaten
bei einer vorgewählten Anzahl von Meßreihen periodisch
durchgeführt
wird, daß darauf die abgefragten Meßdaten der Meßreihe zwischengespeichert werden,
daß der Meßreinenindex abgefragt wird, daß nach einer vorgegebenen Wartezeit eine
neue Meßreihe aufgenommen und gespeichert wird und daß bei Erreichen der vorgewählten
Anzahl von Meßreihen jeweils die älteste Meßreihe gelöscht und eine jttngste Meßreihe
eingelesen wird und daß schließlich nach der vorgegebenen Wartezeit eine neue Messung
eingeleitet wird, bis ein Stop-Signal festgestellt wird.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung sieht weiter vor, daß als Ausgabestationen
für die Auswertung der im Speicher einem lesenen Daten eine Schnittstelle für die
Übergabe des Speicherinhalts an einen die gespeicherten Daten weiter-verarbeitenden
Prozeßrechner, ein Digital-Analog-Umsetzer zum Anschluß eines Oszillographen oder
eines X-Y-Schreibers und ein Anschluß fUr ein Druckwerk vorgesehen sind.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand
der Beschreibung und des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Diagnose-Computer-Einrichtung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Diagnose-Computer-Einrichtung für
das Bedienungsfeld; Fig. 3 Ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Diagnose-Computer-Einrichtung
für die Betriebsart-Dauermessung;
Fig. 4 ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen
Diagnose-Computer-Einrichtung für die Betriebsart-Kurzzeitmessung und Fig. 5 ein
Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Diagnose-Computer-Einrichtung für die Betriebsart-Einzelmessung.
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In Fig. 1 ist ein Blockschlatbild eines AusfQlrungsbeispielles für
eine Diagnose-Computer-Einrichtung gezeigt, die von einem handelsüblichen Mikroprozessor
10 über eine zentrale Datenleitung 18 gesteuert wird. An der zentralen Datenleitung
18 ist weiterhin ein Analog-Digital-Umsetzer 13 angeschlossen, dem über einen Multiplexer
11 abgefragte Meßdaten zugeführt werden, die über Analogeingänge an dem Multiplexer
anliegen. Die erhaltenen Digitalwerte werden danach in einen Speicher 12 eingelassen,
der ebenfalls mit der zentralen Datenleitung 18 verbunden ist. Die nach einer Messung
im Speicher eingelesenen Meßdaten können ausgewertet werden, und zwar dadurch, daß
der gesamte Speicherinhalt über eine mit der# zentralen Datenleitung 18 in Verbindung
stehende Schnittstelle 14, z. B. an einen Prozeßrechner zur Weiterverarbeitung übergeben
wird. Daürber hinaus kann der Speicherinhalt insgesamt oder in einzeln vorwählbaren
Meßreihen über ein an der zentralen Datenleitung 18 abgeschlossenes Druckwerk 15
ausgedruckt werden. Weiter können jeweils zwei Meßreihen über einen mit der zentralen
Datenleitung 18 verbundenen Digital-Analog-Umsetzer 16 als Analogwert ausgegeben
und z. B. auf einem Oszillographen oder einen X-Y-Schreiber dargestellt werden.
Ein dritter Atalog-Ausgang ist dabei zur Steuerung der Zeitablenkung des Oszillographen
vorgesehen. Weiterhin ist an der zentralen Datenleitung 18 ein Bedienungsfeld 17
angeschlossen, vor dem aus die Betriebsarten
und alle Parameter
wie Abfragezeit, Meßstellen-Nr.
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zur Ausgabe usw. vorgewählt werden.
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In Fig. 2 ist ein Flußdiagramm für die Abfrage des Bedienungsfeldes
eines erfindungsgemäßen Ausführurgsbeispiels wiedergegeben. Nach dem dargestellten
Flußdiagramm wird zuerst abgefragt, ob eine Dauermessung durchgeführt werden soll
oder nicht. Wenn die Abfrage bejaht wird, dann läuft das noch weiter unten zu beschreibende
Programm für die Dauermessung ab. Wenn die Abfrage verneint wird, dann wird zunächst
abgefragt, ob eine Kurzzeitmessung ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn hier
die Abfrage bejaht wird, dann läuft das noch weiter unten zu erläuternde Programm
für die Kurzzeitmessung ab. Wenn die Abfrage verneint wird, dann wird eine Abfrage
vorgenommen, ob eine Einzelmessung durchgeführt werden soll oder nicht. Wenn die
Abfrage bejaht wird, dann läuft das noch weiter unten zu erläuternde Programm für
die Einzelmessung ab. Nach Durchführung der Messung für die vorgewählte Betriebsart
stehen die gewonnenen Meßdaten im Speicher zur Ausgabe zur Verfügung. Wenn keine
Ausgabe gewünscht ist, kommt die durchlaufene Programmschleife zum Ende. Wenn eine
Ausgabe gewählt ist, dann wird die Ausgabeart abgefragt, Zuerst wird die Abfrage
durchgeführt, ob der Speichinhalt an einen Prozeßrechner übergeben werden soll oder
nicht. Wenn die Abfrage bejaht wird, dann geht der gesamte Speicherinhalt an einen
über eine Schnittstelle angeschlossenen Prozeßrechner über. Wenn die Abfrage verneint
wird, dann wird weiter die Kanaladresse abgefragt, um die zugehörigen Meßstellen
zu adressieren. Daraufhin erfolgt eine Abfrage, ob ein Protokoll ausgedruckt werden
soll oder nicht. Wenn die Abfrage verneint wird, dann erfolgt eine Ausgabe von Analogwerten
über einen angeschlossenen Digital-Analog-Umsetzer für angeschlossene Peripheriegeräte,
wie z. B. Oszillographen
oder X-Y-Schreiber. Wenn die Abfrage bejaht
wird, dann wird über ein angeschlossenes Druckwerk ein Protokoll der abgefragten
meßdaten ausgedruckt. Damit ist das Programm abgelaufen In Fig0 3 ist ein Flußdiagramm
für die Betriebsart-Dauermessung dargestellt Zuerst wird das Abfrageintervall "t"
bestimmt. Danach wind der Meßreihenzähler gesetzt. Dann wird eine erste Meßreihe
zur Aufnahme einer Anzahl von Meßdaten abgefragt, die anschließend in einen Speicher
eingelesen wird. Danach wird festgestellt, ob der Meßreihenindex bereits größer
als eine vorgegebene Indexzahl ist, Wenn die Abfrage auf nein lautet, dann wird
nach dem AbSra geintervall "t" eine neue Meßreihe abgefragt, wenn kein Stop-Befehl
festgestellt ~wird0 Ansonsten endet das Programm.
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Lautet dagegen die Abfrage des Meßreihenindex auf ja, dann ~wird die
älteste Meßreihe gelöscht und die zuletzt abgefragt, jüngste Meßreihe, eingefügt.
Nach Ablauf des Abfrageintervalls "t" werden weiter Meßreihen aufgenommen, bis ein
Stop Befehl festgestellt Brd, In Pig, 4 ist ein Flußdiagramm für die Betriebsart-Kurzzeitmessung
dargestellt. Auch bei dieser Betriebsart wird zuerst das Abfrageintervall 2 bestimmt
und der fleßreihenzähler gesetzt. Danach wird eine erste Meßreihe zur Aufnahme einer
Anzahl von Meßwerten abgefragt, die in einem Speicher zwischengespeichert werden.
Danach wird zur MeB-reihen-Indexzahl eins hinzugefügt und der neue Wert als Meßreihen-Indexzahl
gesetzt. Dann wird die neue Meßreihen-Indexzahl mit dsr vorgegebenen höchsten Meßreihen-Indexzahl
vergliechen, um festzustellen, ob die um eins erhöhte Meßreihen-Indexzahl größer
als die höchste vorgegebene Meßreihen-Indexzahl ist. Wenn die Abfrage auf nein lautet,
dann
wird nach Ablauf des bestimmten Abfrageintervalls 52gea eine neue Meßreihe abgefragt
und aufgenommen. Wenn dagegen die Abfrage auf ja lautet, dann endet das programm.
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In Fig 5 ist ein Flußdiagramm für die Betriebsart-Einzelmessung dargestellt.
Sei dieser Betriebsart wird lediglich eine zu wählende Meßreihe zur Aufnahme einer
bestimmten Anzahl von Meßwerten abgefragt und im Speicher zwischenge -speichert.
Danach endet das Programm.
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Bei der Arbeitsweise eines speziellen Ausführungsbeispiels der Diagnose-Computer-Einrichtung
werden in der Betriebsart-Dauermessung sechzehn Meßwerte mit dem Analog-Digital-Umsetzer
13 in Digitalwerte umgesetzt und im Speicher 12 eingelesen. Nach einem vorgegebenen
Abfrageintervall "t" wird eine neue Meßreihe aufgenommen und gespeichert, bis der
Speicher voll ist. Dann wird die jeweils älteste Meßreihe gelöscht und durch die
zuletzt aufgenommene, jüngste Meßreihe ersetzt. Dabei wird der gesamte Ablauf durch
den Mikroprozessor 10 gesteuert. Wenn ein "Stop"-Befehl festgestellt wird, wird
die Abfrageperiode unterbrochen. Danach stehen die aufgenommenen Meßwerte zur weiteren
Verarbeitung im Speicher zur Verfügung.
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Bei der Betriebsart-Kurzzeitmessung werden Meßreihen mit einem kürzeren
Abfrageintervall "t" abgefragt und in den Speicher 12 eingelesen. Bei dieser Betriebsart
wird die Messung dann beendet, wenn der Speicher mit Meßdaten gefüllt ist, die dann
zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stehen.
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Bei der Betriebsart-Einzelmessung u ird nur eine Meßreihe abgefragt
und die aufgenommene Meßreihe in den Speicher 12 eingelesen.
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Nach jeder durchgeführten Messung stehen die aufgenommenen Meßdaten
dann im Speicher zur Verfügung und können wie folgt ausgewertet werden: Einmal kann
der gesamte Speicherinhalt übZr die Schnittstelle 14 an einen Prozeßrechner übergeben
und dort weiterverarbeitet werden. Andererseits ist es möglich, don gesamten Speicherinhalt
sowie einzelne vorgewählte Meßreihen von dem Druckwerk# ausdrucken zu lassen. Darüber
hinaus lassen sich jeweils -zwei Meßreihen als Analogwert über den Digital-Analog-Umsetzer
16 ausgeben und auf einem Oszillographen oder X-Y-Schreiber darstellen. Dabei dient
ein dritter Analog-Ausgang zur Steuerung der Zeitablenkung des Öszillographen. Tuber
das Bedienungsfeld 17 wird jeweils die Betriebsart der einzelnen Messung und alle
Parameter wie Abfrageintervall, Meßstellen-Nr. zur Ausgabe und so weiter vorgewählt.
Darüber hinaus kann bei Anschluß eines Prozeßrechners die Bedienung auch von diesem
durchgeführt werden.
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Als Abfrageintervall hat sich eine Zykluszeit von 2 ms bis 500 ms
als vorteilhaft herausgestellt.
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Als Ergänzung zur zeitfolgerichtigen Störwerterfassung ist mit Hilfe
des Digital-Analog-Umsetzers 16 eine Vorrichtung zum Erfassen analoger Größen entwickelt
worden, die das Uberprüfen von Kenndaten der Antriebe sowie das Erkennen von Fehlerursachen
bei Störungen gestattet.
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Weiter hat sich als zweckmäßig herausgestellt, daß für jeden wichtigen
elektrischen Antrieb eine erfindungsgemäße Diagnose-Computer-Einrichtung vorgesehen
wird, mit der charakteristische Meßdaten zyklisch abgefragt werden.
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Dabei werden dann die abgefragten Meßdaten digitalisiert und zwischengepeichert.
Erst auf Anforderung werden die aufgenommenen Meßdaten an die Zentraleinheit oder
einen Prozeßrechner des Störmeldesystems übergeben und dort ausgewertet. Insgesamt
können mindestens sechzehn Meßstellen bei jedem Meßzgkus eines Antriebes abgefragt
werden. Dabei beträgt die Zeit zwischen der Abfrage der ersten und letzten Meßstelle
maximal 1,4 ms. Die Abfragen können einmalig oder periodisch wiederholt ausgelöst
werden.
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Eine einmalige Abfrage kann z. B. zum Aufnehmen von Kenndaten eines
laufenden Antriebes dienen. Mit der periodisch wiederholten Messung kann z. B. das
tbergangsverhalten eines Antriebes erfaßt werden. Dabei beträgt die Abtastrate im
Normalfall zehn Abfragen/s, während bei Antrieben mit besonderen Anforderungen an
die Dynamik eine Abtastrate von fünfzig Abfragen/s gewählt werden kann. Danach ist
der Speicher der Einrichtung so bemessen, daß bei fünfzig Abfragen/s Meßdaten für
maximal 1 Sekunde aufgenommen werden können, d. h. der Speicher enthält also maximal
800 Meßdaten.
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Zum türen eines einzelnen Antriebes oder einer Antriebsgruppe stehen
folgende Programme zur Verfügung: Aufnahme von Kenndaten Während der Inbetriebnahme
werden für jeden Antrieb Kenndaten für verschiedene Drehzahlen aufgenommen. Im Störungsfalle
kann durch Vergleichsmessungen dann der Fehler leicht lokalisiurt werden.
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Aufnahme des Übergangsverhaltens Während der Inbetriebnahme werden
- ähnlich wie bei dem Aufnehmen der Kenndaten - Meßdaten aufgenommen, die das Übergangsverhalten
des jeweiligen Antriebes kennzeichnen.
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Dann kann durch Kontrollmessungen das Ubergangsverhalten jederzeit
überprüft werden.
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Allgemeine Betriebsüberwichung Periodisch führen alle Meßeinheiten
mit einer wählbaren Abtastrate Messungen durch. Wenn ein Fehler, z. B. durch Vergrößern
oder Verkleinern einer Schlinge auftritt, werden die Messungen unterbrochen und
alle aufgenommenen Meßdaten an die Zentraleinheit oder einen Prozeßrechner zur Auswertung
oder Weiterverarbeitung vergebene Darüber hinaus ka#n ein Neßprotokoll ausgedruckt
werden, das nun Auskunft über die Vorgeschichte des Störungsfalles gibt.