DE4106634A1 - Verfahren und anordnung zur maschinenueberwachung - Google Patents

Description

Das Verfahren und die Anordnung zur Maschinenüberwachung dient zur Überwachung von Betriebszuständen der Maschinen und ihrer Versorgungsaggregate.

Bekannte Maschinenüberwachungssysteme setzen sich aus mehreren Feldrechnern, einzelnen Meldetableaus mit einer zentralen Tableausteuerung und einem Zentralrechner mit Datenbank zusammen. Dabei hängt der Umfang der Systemstruktur von den Überwachungsaufgaben ab.

Die Feldrechner befinden sich in der Nähe der zu überwachenden Größen, auf Schiffen im Maschinenraum. Überwacht werden u. a. Temperatur und Druck der Maschinen, Pumpen, Ventile, Getriebe und Hilfskreisläufe, d. h. jeder technische Prozeß.

Dabei werden die einzelnen Werte als analoge oder binäre Signale erfaßt, mit Grenzwerten verglichen und bei einer Grenzwertverletzung optisch und akustisch gemeldet sowie auf Datensichtgeräten wie Monitor oder Drucker registriert und protokolliert.

Der Zentralrechner übernimmt die Funktion der Informationsverarbeitung sowie der Ausgabe der Überarbeitungsergebnisse an die zentrale Tableausteuerung.

Die Feldrechner nehmen die aktuellen Werte der zu überwachenden technologischen Prozesse auf und geben diese an den Zentralrechner weiter. Verbunden sind die Feldrechner mit dem Zentralrechner über einen seriellen Bus mit einem Master-Slave-Protokoll. Die Verbindung der Meldetableaus mit der zentralen Tableausteuerung erfolgt häufig durch eine parallele Ansteuerung. Der Zentralrechner, mit Bedienungsgerät sowie Datensichtgerät, fordert die Meß- und Grenzwerte zyklisch von den Feldrechnern ab. Nach Anwahl wird der serielle Bus für den zuständigen Feldrechner freigegeben. Die anderen Feldrechner haben zu diesem Zeitpunkt keinen Informationskontakt mit dem Zentralrechner. Sie können auch nicht selbständig den Zentralrechner anrufen, da nur der Zentralrechner als Master in der Lage ist, eine Kommunikation aufzubauen. Die angewählten Meß- und Grenzwerte werden auf dem Datensichtgerät angezeigt bzw. auf die Einhaltung von Grenzwerten überwacht. Je nach Ausführung erfolgt die Anzeige tabellarisch oder graphisch. Liegt der gemessene Wert innerhalb der Grenzwerte, erfolgt keine Alarmierung.

Sind die Grenzwerte jedoch unter- bzw. überschritten, erfolgt durch den Zentralrechner eine Information über die zentrale Tableausteuerung an das jeweilige Meldetableau. Dabei wird jeder neue Alarm durch schnelles Blinken gemeldet, mit dem Quittieren die Leuchtdiode auf Dauerlicht umgeschaltet, bei Alarmbehebung vor dem Quittieren blinkt die Leuchtdiode langsam und erlischt beim Quittieren. In dieser Struktur sind an verschiedenen Stellen Datenknoten enthalten, wodurch die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems entscheidend verschlechtert wird. Bei Störung eines solchen Datenknotens, wozu hauptsächlich der Zentralrechner zählt, der einen großen Teil der Verarbeitungsleistung durchführt, ist das gesamte System gestört. Beim Ausfall bricht nicht nur die Visualisierung zusammen, es ist auch keine Meldung über die Meldetableaus mehr möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach Anspruch 1 die Feldrechner, denen Teildatenbänke zugeordnet sind, gleichberechtigt in das Überwachungssystem eingebunden werden, deren Verschaltung sich aus dem Anspruch 3 ergibt. Jeder Feldrechner mit Teildatenbank bearbeitet seinen Teil des technologischen Prozesses (Teiloperationsüberwachung) und führt die dazugehörige Teildatenbank. Die Feldrechner mit Teildatenbänken sind über einen leistungsfähigen Multi-Master-Bus miteinander verbunden. Dieser Multi-Master-Bus verbindet erfindungsgemäß die Feldrechner mit Teildatenbänden ebenfalls mit mindestens einem Bildschirmarbeitsplatz, der zur Visualisierung benötigt wird und ein Abbild der Teildatenbänke führt.

Die Meldetableaus sind erfindungsgemäß über einen separaten, redundanten Multi-Master-Bus mit den einzelnen Feldrechnern mit Teildatenbanken verschaltet. Jeder Feldrechner mit Teildatenbank ist dabei in der Lage eine Kommunikation mit jedem Meldetableau aufzubauen und somit Meldungen und Alarme abzusetzen. Der Ausfall einer Komponente macht sich nur im Ausfall der Funktion dieser Komponenten bemerkbar.

Mit Inbetriebnahme des Maschinenüberwachungssystem wird auf den Multi-Master-Bussen jeweils ein Token generiert. Der Token wird zyklisch weitergegeben. Derjenige Busteilnehmer des ELAN- Busses, der den Token besitzt, kommuniziert mit den anderen Feldrechnern mit Teildatenbank und einem Bildschirmarbeitsplatz. Unabhängig davon vergleicht und überwacht er die eingelesenen Meßwerte seines zu bearbeitenden technologischen Teilprozesses mit den vorgegebenen Grenzwerten.

Über den separaten, redundanten Multi-Master-Bus, auf dem ebenfalls ein Token kreist, erfolgt die direkte Meldung von Alarmen an die für diesen Alarm benötigten Meldetableaus. Die Alarmanzeigen, dessen Grundlage eine Unter- oder Überschreitung der Grenzwerte ist, sowie die Alarmquittierung realisiert sich nach den bekannten Verfahrensschritten.

In Bild 1 sind die Erfindungsgedanken in einem Ausführungsbeispiel für eine Maschinenüberwachung eines Schiffes näher erläutert.

Die Prozeßstationen 1, 2 und 3, im Maschinenraum, bestehen aus je einem Feldrechner mit einer Teildatenbank. Über den Multi- Master-Bus 14 und ihren seriellen Schnittstellen (PROWAY C) sind sie untereinander verbunden. Der Bildschirmarbeitsplatz 4 ist ebenfalls über seine serielle Schnittstellen mit dem Multi-Master-Bus 14 verschaltet. Am Bildschirmarbeitsplatz 4 ist ein Drucker 5 angeschlossen.

Der separate, redundante Multi-Master-Bus 15 verbindet die Ingenieurtableaus 6, 7, 8, 9 und 10 der einzelnen Ingenieurkammern sowie die Meldetableaus 11, 12 und und 13 im Maschinenkontrollraum mit den Prozeßstationen 1, 2 und 3 über ihre seriellen Schnittstellen (RS 485).

Mit Inbetriebnahme des Maschinenüberwachungssystems wird durch die Prozeßstationen 1, 2 und 3 und dem Bildschirmarbeitsplatz 4 ein umlaufender Token auf dem Multi-Master-Bus 14, ein umlaufender Token auf dem redundanten Multi-Master-Bus 15 durch die Prozeßstationen 1, 2 und 3 sowie den Ingenieurtableaus 6-10 und den Meldetableaus 11-13 generiert.

Für die Kommunikation der Prozeßstationen 1, 2 und 3 und dem Bildschirmarbeitsplatz 4 wird der Token an die Prozeßstation 1 gereicht. Dadurch erlangt die Prozeßstation 1 auf dem Multi- Master-Bus 14 die Busherrschaft. Innerhalb eines definierten Zeitfenstern sendet die Prozeßstation 1 ihre Datensätze an die anderen Prozeßstationen 2 und 3 sowie den Bildschirmarbeitsplatz 4 über den Multi-Master-Bus 14. Die Prozeßstationen 1 vergleicht die eingelesenen Meßwerte mit vorgegebenen Grenzwerten.

Diese werden auf dem Bildschirmarbeitsplatz 4 sichtbar gemacht und über den Drucker 5 ausgedruckt. Nach vorgeschriebenem Zeitregime gibt die Prozeßstation 1 den Token an die Prozeßstation 2 weiter. Der Token wird an alle Teilnehmer des Multi-Master- Busses 14 durchgereicht. Dabei werden die Verfahrensschritte der Prozeßstation 1 wiederholt. Nach Durchlauf des Token durch alle Busteilnehmer erhält die Prozeßstation 1 den Token zurück. Werden die Grenzwerte unter- bzw. überschritten, erfolgt die Alarminformation über den redundanten Multi-Master-Bus 15 an die Ingenieurtableaus 6-10. Dort erscheint der zugehörige Sammelalarm. Gleichzeitig leuchten auf den Meldetableaus 11-13 die zugehörigen Leuchtdioden auf. Der umlaufende Token auf dem redundanten Multi-Master-Bus 15 regelt auch hier die Busherrschaft der einzelnen Prozeßstation 1, 2 und 3 und der Ingenieurtableaus 6-10 sowie der Meldetableaus 11-13.

Bei Defekt einer Prozeßstation 1, 2 oder 3 wird ein neuer Token je Bus durch die verbleibenden Busteilnehmer generiert. Die defekte Prozeßstation beteiligt sich nicht mehr an den Bussen. Auftretende Alarme können durch die funktionsfähige Prozeßstationen 1, 2 und/oder 3 erfaßt und sowohl auf dem Bildschirmarbeitsplatz, als auch auf den Ingenieurtableaus 6-10 sowie den Meldetableaus 11-13 dargestellt werden. Auch ein Ausfall des Bildschirmarbeitsplatzes 4 beeinträchtigt nicht die Alarmmeldung auf den Ingenieurtableaus 6-10 und den Meldetableaus 11-13. Bei Ausfall eines Busteilnehmers hat das also keine Auswirkung auf das Gesamtsystem.

Dieses Verfahren mit Anordnung ermöglicht bei Funktionsausfall einer oder mehrerer Komponenten ein weiteres Arbeiten der Maschinenüberwachungsanlage. Die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems wird erhöht.

Claims (3)

1) Verfahren zur Maschinenüberwachung, insbesondere auf Schiffen, bei dem die zu messenden Werte durch Feldrechner aufgenommen werden, die visuelle Darstellung auf mindestens einem Bildschirmarbeitsplatz und die Alarmierung auf mindestens einem Meldetableau erfolgt, gekennzeichnet dadurch, daß nach Aufnahme der eigenen zu messenden Werte ein erster Feldrechner mit Teildatenbank (1), der die Busherrschaft auf einem Multi-Master-Bus (14) besitzt, über diesen die anderen für seinen technologischen Prozeß benötigten Meßwerte von den anderen Feldrechnern mit Teildatenbänken (2 und 3) nacheinander abfragt, die gemessenen und eingelesenen Meßwerte selbständig mit Grenzwerten seines technologischen Prozesses vergleicht, das Ergebnis des Vergleichs und die eingelesenen Werte über den Multi-Master-Bus (14) auf den Bildschirmarbeitsplatz (4) als Abbild seiner Teildatenbank gibt, unabhängig vom Multi-Master-Bus (14) bei erkannten Alarmen und Busherrschaft auf einem redundanten Multi- Master-Bus (15), diese Signale direkt an die jeweils zuständigen Meldetableaus (6-13) legt, die Busherrschaft auf dem Multi-Master-Bus (14) an die nächsten Feldrechner mit Teildatenbanken (2 und 3), danach an den Bildschirmarbeitsplatz (4) sowie die Busherrschaft auf dem redundanten Multi-Master-Bus (15) über die nächsten Feldrechner mit Teildatenbanken (2 und 3) an die Meldetableaus (6-13) durchgereicht und nach Durchlauf aller Busteilnehmer wieder zum ersten Feldrechner mit Teildatenbank (1) zurückgegeben wird.

2) Verfahren nach Pkt. 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Busteilnehmern je Bus ein umlaufender Token durchgereicht wird.

3) Anordnung zur Maschinenübewachung, insbesondere auf Schiffen, unter Verwendung von Feldrechnern, mindestensd einem Meldetableau und mindestens einem Bildschirmarbeitsplatz mit angeschlossenem Drucker, gekennzeichnet dadurch, daß

• a) den Feldrechnern je eine Teildatenbank zugeordnet ist.
• b) die Teilrechner mit Teildatenbänken (1-3) über einen Multi-Master-Bus (14) über serielle Schnittstellen miteinander verbunden sind.
• c) auf diesem Multi-Master-Bus (14) mindestens ein Bildschirmarbeitsplatz sich befindet und
• d) ein separater, redundanter Multi-Master-Bus die Feldrechner mit Teildatenbänken (1-3) sowie die Meldetableaus (6-13) direkt verschaltet.