DE4120104A1

DE4120104A1 - Funkanlage zur uebertragung von inspektionsdaten

Info

Publication number: DE4120104A1
Application number: DE19914120104
Authority: DE
Inventors: Alois Dipl Ing Rueschen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1991-06-14
Publication date: 1992-12-17

Description

Die Erfindung gehört zum Gebiet der Instandhaltung.

In der Instandhaltung von Anlagen oder Maschinen gibt es zur Zeit hauptsächlich die folgenden drei Strategien:

- Abwarten bis zum Auftritt eines Schadens an einer Anlage/Maschine ohne regelmäßige Inspektion. Nach Auftritt eines Schadens erfolgt die Instandsetzung.
- Regelmäßige Inspektion einer Anlage/Maschine. Ableitung der Wartungstermine aus den gewonnenen Daten (Vorbeugende Instandhaltung).
- Turnusmäßige Wartung einer Anlage/Maschine. Ohne regelmäßige Inspektion. Die Turni werden anhand von Erfahrungswerten festgelegt.

Eine optimale Ausnutzung der Standzeiten bzw. genaue Vorhersage von Ausfällen der instandzuhaltenden Teile oder Betriebsmittel ist nur bei regelmäßiger oder permanenter Inspektion möglich. Die Kosten dafür sind jedoch so hoch, daß nur dort wo der Ausfall unbedingt vermieden werden muß [Flugzeuge (EDV-Unterstützung in der Instandhaltung/2. Instandhaltungs- Forum; Köln: Verlag TÜV Rheinland, 1986 - S. 267-288) Kraftwerke (Sturm, Adolf: Maschinen- und Anlagendiagnostik für die zustandsbezogene Instandhaltung/Adolf Sturm; Rudolf Förster. - 1. Aufl. - Berlin: Verl. Technik, 1988 - S. 316-330)], diese Strategie kompromißlos mit speziellen sehr aufwendigen Diagnosesystemen angewandt wird.

Bei größeren Anlagen ist es möglich, instandhaltungsrelevante Daten aus dem allgemeinen Prozeßdatenfluß abzuleiten (Sturm, Adolf: Maschinen- und Anlagendiagnostik für die zustandsbezogene Instandhaltung/Adolf Sturm; Rudolf Förster. - 1. Aufl. - Berlin: Verl. Technik, 1988 - S. 280-295). Bei kleineren Anlagen ist dies nicht möglich. Hier wird, wenn überhaupt, eine manuelle Inspektion [manuelles Ablesen von Meßgeräten und event. manuelle Eingabe dieser Daten in entsprechende Computerprogramme (vgl. EDV-Unterstützung in der Instandhaltung/2. Instandhaltungs-Forum; Köln: Verlag TÜV Rheinland, 1986 - S. 122-155)] durchgeführt. Das ist mit hohen Personalkosten verbunden. Besonders bei Wartungsarbeiten wie z. B. Ölwechsel und Kühlschmierstoffwechsel wird grundsätzlich eine turnusmäßige Wartung ohne regelmäßige Inspektion bevorzugt. Wobei eine optimale Ausnutzung der Standzeiten nicht gewährleistet ist.

Es besteht also ein großes Einsparungspotential, da entweder durch regelmäßige Inspektion hohe Kosten entstehen oder die Standzeiten nicht optimal ausgenutzt werden. Dieses Problem liegt der Erfindung zugrunde.

Mit der Erfindung hat man die Möglichkeit, mit minimalem Installationsaufwand über Sensoren Inspektionsdaten permanent aufzunehmen und zu einer zentralen Station weiterzuleiten. Diese Zentralstation ist mit einem Computer verbunden, der die Daten auswertet. Die Erfindung ist universell anwendbar, beliebig erweiterbar, sehr mobil und billig.

Die Erfindung wird entweder

- kurzzeitig, zur Analyse des Abnutzungsverhaltens und zur Ermittlung des optimalen Wartungsturnuses, eingesetzt oder
- permanent als Expertensystem mit direkter Erstellung von Wartungsaufträgen. (z. B.: Bei Unterschreiten des Sensorwertes 1 unter den Wert X wird das Bauteil Y zur Auswechslung vorgeschlagen).

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die Zentraleinheit und alle Übertragungseinheiten haben einen Sender und einen Empfänger. Die Übertragung kann mittels Funk-, Ultraschall- oder Infrarotwellen geschehen. Grundsätzlich reicht ein Kanal aus. Es können aber auch zur Fehlervermeidung mehrere Kanäle für die verschiedenen zu übertragende Signale verwendet werden (z. B. Sensorwerte Kanal 1, Meßstartsignal Kanal 2, Kontrollsignal Kanal 3 o. ä.). Die Übertragungsart kann digital oder analog sein.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Zentraleinheit. Der Computer (1-1) ist über z. B. die Centronic-Schnittstelle (STROBE oder INIT) mit dem Schaltverstärker (1-2) verbunden. Dieser Schaltverstärker schaltet bei einem entsprechenden Signal vom Computer den Sender (1-3) an und wieder aus. Der Sender sendet das Meßstartsignal. Dieser zu übertragende Wert ist im Sender fest installiert. Über die gleiche Schnittstelle (DATA 1 bis DATA 8) ist der Computer an einen Digital/Analog-Wandler (1-4, z. B. IC ZN426) angeschlossen. Ein Komparator (1-6) vergleicht die Spannung am Ausgang des D/A- Wandlers mit dem Ausgang des Empfängers (1-5). Ist die Spannung größer wird ein "high", ist sie kleiner ein "low" über SLCT oder PE oder ACKNLG der Schnittstelle dem Computer zurückgemeldet. Bei analogem Empfängerausgang, dient als Komparator ein ebenso geschalteter Operationsverstärker. Bei einem Empfänger mit Positivimpulsausgang dient als Komparator eine monostabile Kippstufe, die vom Empfängerimpuls getriggert wird und eine nachgeschaltete Schaltstufe (z. B. nach Fig. 4). Die erzeugte Impulsbreite der Kippstufe wird von der Ausgangsspannung des D/A-Wandlers gesteuert. Die eigentliche Messung erfolgt durch ein Assemblerprogramm nach dem Prinzip der Sukzessiven Approximation.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Übertragungseinheit. Alle vom Empfänger (2-1) empfangenen Signale werden vom Komparator (2-2) mit dem Meßstartwert, der am Sender der Zentraleinheit (1-3) eingestellt ist verglichen. (Als Komparator dient wieder bei analogem Empfängerausgang ein ebenso geschalteter Operations-Verstärker oder bei einem Empfänger mit Positivimpulsausgang eine monostabile Kippstufe mit nachgeschalteter Schaltstufe wie in Fig. 4 wenn T1 durch einen dem Meßstartsignal entsprechendem festen Widerstand ersetzt wird. Wird ein Meßstartwert empfangen, werden die Zeitverzögerungen (2-3, 2-4 und evtl. weitere) gestartet). Hat z. B. die Zeitverzögerung 1 (2-3) den eingestellten Zeitwert erreicht, wird der Zeitschalter (2-7) aktiviert. Der Zeitschalter schaltet den Sender (2-9) an und schaltet für bestimmte Zeit (t_k) den Kontrollwert an den Sendereingang, danach für bestimmte Zeit (t_s) den Sensorwert. Danach wird der Sender wieder ausgeschaltet. Für de Zeitverzögerung (2-3, 2-4) und den Zeitschalter (2-7) können übliche Zeitschaltungen (z. B. mit IC 555) benutzt werden.

Der Meßverstärker (2-6) hat verschiedene Meßbereiche. Der Ausgangswert ist 0 Volt, wenn am Eingang 0% des eingestellten Meßbereiches anliegen. Er ist 1 Volt, wenn 100% des eingestellten Meßbereiches am Eingang anliegen. Der Meßverstärker kann als Spannungsmeßgerät, Widerstandsmeßgerät oder Strommeßgerät ausgelegt werden. Die Teile 2-5, 2-6, 2-7, 2-8 und 2-3 bilden einen Übertragungskanal. Es können beliebig viele Übertragungskanäle in einer Übertragungseinheit installiert werden. Es können außerdem beliebig viele Übertragungseinheiten mit wieder beliebig vielen Übertragungskanälen installiert werden. Jeder Übertragungskanal hat für seine Identifizierung eine individuelle Verzögerungszeit (zeitliches Multiplexverfahren).

Das Meßstartsignal, der Kontrollwert und die Sensorwerte sind Spannungswerte und werden auf einem Funkkanal übertragen. Der eingestellte Meßbereich des Meßverstärkers (2-6) wird über den Kontrollwert der Zentraleinheit mitgeteilt. Der Kontrollwert liegt außerhalb des Sensorwertebereiches und ist ungleich dem Meßstartsignalwertes. Der Kontrollwert hat feste Größen die jeweils einen der Meßbereiche repräsentieren. Der Meßbereichsschalter am Meßverstärker (2-6) ist dazu zweipolig gewählt. Ein Pol schaltet den Eingangsspannungsteiler (bei Ausführung als Spannungsmeßgerät) und der andere schaltet die entsprechenden Kontrollwerte. Außerdem dient der Kontrollwert noch zur Fehlererkennung, zum Temperaturausgleich und zum Nullpunktabgleich. Der Meßstartsignalwert liegt außerhalb des Sensorwertebereiches und ist ungleich der Kontrollwerte. Er ist fest im Sender der Zentraleinheit (1-3) installiert.

Fig. 3 zeigt den Ablauf eines Meßdurchganges. Die Zentraleinheit sendet das Meßstartsignal (3-1). Am Ende des Meßstartsignals werden in den Übertragungseinheiten die Zeitverzögerungsschaltungen gestartet. Nach dem Ende der Verzögerungszeit eines Übertragungskanals wird für die Zeit t_k der Kontrollwert (3-2, 3-4, . . .) und danach für die Zeit t_s der Sensorwert (3-3, 3-5, . . .) übertragen. Die Pause t_p wird so bemessen, daß die Toleranzen der benutzten Zeitschaltungsbauteile nicht zur Überlappung der Übertragung der Kontrollwerte bzw. Sensorwerte verschiedener Übertragungskanäle führen.

Die einzustellende Verzögerungszeit für den Übertragungskanal n berechnet sich wie folgt:

t_vn = n t_p + (n - 1)(t_s + t_k)

Claims

1. Funkanlage zur Übertragung von Inspektionsdaten dadurch gekennzeichnet, daß beliebig viele Übertragungseinheiten jeweils einen oder mehrere Sensorwerte an eine Zentraleinheit übertragen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit über eine Schnittstelle mit einem Computer verbunden ist, der die Funkanlage steuert und die empfangenen Daten weiterverarbeitet.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentraleinheit periodisch oder aperiodisch ein Meßstartsignal sendet, worauf dann die Übertragungseinheiten nach einer für jeden Sensor genau festgelegten Verzögerungszeit die Sensorwerte senden.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sensor dessen Wert in der Zentraleinheit empfangen wird, durch die vergangene Zeit vom Ende des Meßstartsignals bis zum Sensorwertempfang identifiziert wird.

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwerte in der Übertragungseinheit von einem Meßverstärker mit verschiedenen Meßbereichen verstärkt werden.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor jedem Sensorwert ein Kontrollwert übertragen wird, der zur Mitteilung des am Meßverstärkers für diesen Sensorwert eingestellten Meßbereich dient. Dieser Kontrollwert dient außerdem zum Nullpunktabgleich, Temperaturausgleich und zur Übertragungsfehlererkennung.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor jeder Kontrollwertübertragung eine Sendepause für alle Übertragungseinheiten gilt. Diese Sendepause wird so bemessen, daß die Toleranzen der benutzten Zeitschaltungsbauteile nicht zur Überlappung der Übertragung der Kontrollwerte bzw. Sensorwerte verschiedener Übertragungskanäle führen.

8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Übertragung des Meßstartsignals, der Sensorwerte und der Kontrollwerte nur ein Funkkanal gebraucht wird.

9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage zu jeder Zeit (auch in der Betriebszeit der Anlage) durch einfaches Hinzufügen neuer Übertragungseinheiten beliebig erweitert werden kann.