ES2228866T3 - Procedimiento para el control de maquinas, y sistema de informacion para el funcionamiento de una maquina. - Google Patents
Procedimiento para el control de maquinas, y sistema de informacion para el funcionamiento de una maquina.Info
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Abstract
Procedimiento para el control de instalaciones y/o máquinas (20), especialmente de decantadores y separadores, con las siguientes etapas: - detección de estados de funcionamiento (30-36) como por ejemplo el consumo de corriente, la temperatura, las velocidades de transporte, etc. en la máquina (20); - recopilación y memorización de los datos detectados en una base de datos de un primer ordenador (5); - transmisión de los datos a una memoria de un segundo ordenador (10), con preferencia a un ordenador (10) del fabricante de la máquina (20); - evaluación de los datos y comparación con el modelo matemático de la máquina (20), siendo realizada la evaluación de los datos por medio de métodos de lógica Neuro-FUZZY y siendo ponderada la importancia de los parámetros individuales (30-36); - detección del estado real y generación de un mensaje de fallo, en el caso de que el estado real se desvíe del modelo matemático; - emisión automática del mensaje de fallo a través del segundo ordenador (10) en un aparato periférico y/u otro ordenador.
Description
Procedimiento para el control de máquinas, y
sistema de información para el funcionamiento de una máquina.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para el control de máquinas, especialmente de
separadores y decantadores, y a un sistema de información para el
funcionamiento de una máquina. Tales procedimientos y sistemas de
información se pueden emplear en separadores y otros tipos de
máquinas, en los que se registran continuamente estados de
funcionamiento para el control y la supervisión de la máquina.
Para analizar máquinas instaladas lejos del
fabricante en el caso de un fallo, se realiza actualmente la
mayoría de las veces un análisis manual de daños. En este caso, se
envía en primer lugar al fabricante un mensaje de daños, que
justificará la causa del daño de acuerdo con un cuestionario. Por
ejemplo, se investiga en primer lugar si se puede constatar una
rotura de componentes reconocible desde el exterior. Si se constata
una rotura de este tipo, entonces no debe realizarse una
reanudación. Entonces se investiga el historial antes del fallo, en
el que se evalúan los datos registrados de los parámetros tales como
par motor, números de revoluciones, consumos de corriente,
temperaturas de los cojinetes, vibraciones y de los parámetros
específicos del producto como cantidad de admisión, cantidad de
agente de floculación, cantidad de agua de dilución, cantidad de
agua de refrigeración, concentración de la admisión y concentración
del agente de floculación. Cuando es posible para el fabricante
realizar un análisis de los datos con la ayuda de los datos, puede
viajar el montador con las piezas de repuesto necesarias y montarlas
directamente, para que la máquina de pueda poner en marcha de
nuevo.
Sin embargo, en una pluralidad de casos no se
puede constatar ninguna rotura de componentes reconocible desde el
exterior, de manera que durante el análisis de daños se investiga
si se han producido durante el fallo un fuerte desarrollo de ruido
o vibraciones fuertes. Si es así, no es recomendable una reanudación
del funcionamiento. Si no han sido memorizados otros datos por el
operador de la máquina, entonces debe evaluarse el daño por un
montador en el lugar. Solamente después de la evaluación se realiza
el pedido de piezas de repuesto necesarias y después del montaje de
las piezas se puede realizar la reanudación del funcionamiento.
Si no se han producido hechos sorprendentes
durante el fallo de la máquina, entonces se puede realizar una
reanudación del funcionamiento después del control de los datos
eventualmente existentes. En este caso, se pueden observar los
parámetros mecánicos para desconectar de nuevo precozmente la
máquina si se producen hechos sorprendentes. En el caso de que no
se produzcan hechos sorprendentes, se pueden investigar en
particular los parámetros específicos del producto del proceso del
procedimiento. Los datos deben ser transmitidos entonces a un
técnico experto en el procedimiento. En el caso de que no sea
posible una explicación del problema, entonces debe viajar un
experto al lugar y solucionar el problema en el lugar.
Además, se sabe que en el caso de daños, se
conecta un ordenador del operador con los datos de la máquina con un
ordenador del fabricantte, para enviar estos datos a fabricante.
Sin embargo, en este sistema actual es un inconveniente que
solamente se realiza un mensaje de los daños cuando ya se ha
producido el daño. Con los sistemas conocidos no se pueden tomar
medidas preventivas. Además, el fabricante solamente recibe una
cantidad relativamente pequeña de datos, que le son enviados en
caso de daño. Sin embargo, al fabricante le interesa conocer qué
componentes de la máquina funcionan en régimen normal o están
cargados y cuál era el desarrollo de los datos (tendencia) antes de
producirse un fallo.
Se conoce a partir del documento
DE-AS 25 51 882 un dispositivo para la transmisión a
distancia sin hilos del número de revoluciones de una pieza
giratoria, en el que entre un emisor y un receptor se intercambian
datos de forma permanente. Este modo de proceder no es aplicable
para muchas máquinas, puesto que debe establecerse permanentemente
una comunicación entre el emisor y el receptor, lo que representa
un gasto innecesario para la mayoría de los casos de
aplicación.
Además, se publica en el documento EP 891 814 A2
un procedimiento y un dispositivo para el control de centrífugas, en
el que se registran y procesan los datos detectados en la
centrífuga. Con el control central del ordenador se pueden
transmitir datos también a un fabricante de la máquina que se
encuentra a distancia. Sin embargo, el sistema de información no es
adecuado para un modo de supervisión automática a través del
fabricante.
El documento GB 23 05 818 muestra un
procedimiento para el control de máquinas de oficina, en el que los
parámetros que aparecen durante el funcionamiento de las máquinas
de oficina son depositados como conjuntos de datos en una memoria.
Estos conjuntos de datos se pueden transmitir a intervalos de
tiempo determinados a estaciones alejadas. En el caso de que se
puedan reconocer fallos, entonces se pueden generar avisos. Sin
embargo, en el reconocimiento de fallos se trata solamente de una
simple comparación entre el valor teórico y el valor real, de
manera que el procedimiento solamente se puede adaptar en una
medida limitada a diferentes situaciones.
El documento EP 882 473 publica un sistema de
aviso a distancia, en el que se supervisas instalaciones
industriales con ordenadores. A tal fin, los ordenadores están
conectados entre sí a través de Internet. Cuando un ordenador
conectado en la fábrica detecta la aparición de un fallo, entonces
se puede notificar el fallo a través de Internet y se puede emitir
en el lado del receptor una medida para la eliminación del fallo,
en el caso de que estén programadas medidas correspondientes.
Por lo tanto, el cometido de la presente
invención es crear un procedimiento para el control de máquinas y
un sistema de información, que posibilita una supervisión
automática de las máquinas y, en el caso de estados de
funcionamiento, que se desvían de un intervalo predeterminado de
valores teóricos, se emite de forma automática un mensaje de fallo.
El diagnóstico de fallo se puede realizar entonces también a partir
de la combinación de diferentes valores de medición sobre la base
de la comparación con un modelo de proceso matemático.
Este cometido se soluciona con un procedimiento
para el control de máquinas con las características de la
reivindicación 1 y con un sistema de información con las
características de la reivindicación 6.
De acuerdo con el procedimiento según la
invención, son detectados los estados de funcionamiento, tales como
el consumo de corriente, la temperatura, las velocidades de
transporte, etc. en la máquina y los datos detectados son
recopilados y memorizados en una base de datos de un primer
ordenador. A continuación, se transmiten los datos a una memoria de
un segundo ordenador, con preferencia a un ordenador del fabricante
de la máquina. Los datos son comparados y evaluados allí con los
datos teóricos de funcionamiento de la máquina. Se detecta el
estado real y se genera un mensaje de fallo, en el caso de que el
estado real se desvíe del estado teórico. Luego se lleva a cabo de
forma automática el mensaje de fallo a través del segundo ordenador.
La emisión se puede realizar también a un aparato periférico y/o a
otro ordenador. De acuerdo con este procedimiento se posibilita una
supervisión automática continua de los estados de funcionamiento de
la máquina. De acuerdo con la forma de realización según la
invención, se lleva a cabo la evaluación de los datos por medio de
una lógica Neuro-FUZZY, de manera que se pondera la
importancia de los parámetros individuales. Con frecuencia, los
parámetros individuales son más importantes para el funcionamiento
de la máquina que otros parámetros detectados, de manera que es
posible a través de la ponderación un análisis más preciso del
estado de funcionamiento de la máquina.
El procedimiento de control según la invención se
basa en el reconocimiento de que en las instalaciones técnicas del
procedimiento y/o en separadores o decantadores, ciertas averías en
el ciclo de funcionamiento se pueden reconocer de forma precoz en
determinados parámetros o en la combinación de los parámetros.
Cuando, por ejemplo, se transporta el material en un tambor, en el
caso de un tornillo sin fin de transporte, se pueden detectar, por
ejemplo, los parámetros de la revolución del tornillo sin fin de
transporte, el consumo de corriente, la temperatura de los cojinetes
y la cantidad de transporte. En el caso de que se eleve el consumo
de corriente y se mantenga esencialmente iguales los otros
parámetros, esto alude a una modificación de la consistencia del
material producido o bien a la amenaza de una posible obstrucción.
Es concebible que se puedan tomar contramedidas a través del
operador de la máquina, por ejemplo, antes de que se produzca
realmente la obstrucción. Sin embargo, si se produjese un caso de
daño, entonces el fabricante de la máquina puede analizar el fallo
de una manera rápida con la ayuda de los datos que le son
suministrados de forma automática, puesto que posee datos
suficientes sobre los estados normales de funcionamiento de la
máquina del operador. Durante la diagnosis de fallos, se comparan
los datos actuales con el modelo matemática de varias capas del tipo
de máquina y del modelo del proceso. En este contexto, el concepto
de varias capas significa que están presentes parámetros
específicos de la clase de máquina (por ejemplo, decantador o
separador), parámetros específicos del proceso (por ejemplo,
deshidratación o espesamiento de las mezclas de substancias) y
parámetros específicos de la máquina (por ejemplo, en función de la
potencia).
Los intervalos de transmisión desde la máquina
del operador hacia el fabricante se pueden realizar a intervalos de
minuto9s, cada hora o cada día. A través de la detección regular de
los estados de funcionamiento, el fabricante tiene la posibilidad
de sacar conclusiones sobre el funcionamiento y sobre los posibles
estados de fallo, de manera que puede reaccionar de una manera
precoz y rápida. Además, durante la verificación automática de los
estados de funcionamiento, los mensajes de fallo son generados de
forma automática, los cuales se pueden realizar, por ejemplo, por
medio de un aviso acústico, visual o de otro tipo al fabricante, o
en el caso de la asociación del fallo, se puede generar también una
instrucción de control para la máquina, que es conducida al
ordenador del operador. A través de la detección continua de datos
de las máquinas suministradas, el fabricante tiene la posibilidad de
evaluar estadísticamente los datos de las máquinas y de emplearlos
para programas de diagnosis de fallos.
Con preferencia, durante la evaluación de los
datos, se adaptan los datos teóricos de funcionamiento, que están
predeterminados por el fabricante. De esta manera, durante el
funcionamiento de la máquina se pueden tener en cuenta las
particulares, como por ejemplo las diferencias del material, las
diferencias climáticas, etc.
Con preferencia, para la emisión automática del
mensaje de error se determina un ordenador o bien un destinatario,
que está en un país con horario de trabajo continuo. Puesto que las
máquinas mayores son distribuidas en la mayoría de los casos en
todo el mundo, en un caso de daños, un experto debe estar disponible
de forma inmediata para la eliminación del daño. Por lo tanto, es
importante que el mensaje de fallo se realice allí donde
precisamente un experto puede comen zar de forma inmediata con el
análisis de fallos, si el análisis automático de fallos no puede
asociarlo a un fallo claro. Tales centros de fallos podrían estar
instalados en Asia, Europa y América, para que un experto esté
disponible a cualquier hora.
El sistema de información según la invención es
acondicionado esencialmente por el fabricante de la máquina. Éste
equipa la máquina con las instalaciones de medición, que
proporcionan entonces datos a un ordenador del operador de la
máquina. A través de un software se conecta el ordenador de forma
automática con el ordenador del fabricante, de manera que se puede
realizar un ajuste de los datos y/o una transmisión de los datos.
Por lo tanto, en el fabricante se concentran las informaciones de
las máquinas suministradas y el fabricante puede comenzar con el
diagnóstico de los fallos y con la evaluación de los datos. La
unidad de evaluación comprende en este caso una memoria de datos,
en la que están memorizados una pluralidad de estados de fallo con
los estados de funcionamiento correspondientes en forma de un modelo
matemático de varias capas con capacidad de aprendizaje. Los datos
suministrados permiten sacar conclusiones también para la
construcción de la máquina. También es concebible que el ordenador
descargue desde el lugar el modelo del proceso matemática de una
manera cíclica desde el segundo ordenador que está situado, por
ejemplo en el taller del fabricante y lo utilice para la primera
diagnosis de fallos.
A continuación se explica en detalle la invención
con la ayuda de un ejemplo de realización con referencia a los
dibujos que se acompañan. En este caso:
La figura 1 muestra un diagrama de bloques de un
ejemplo de realización del sistema de información según la
invención.
La figura 2 muestra una vista esquemática de una
máquina con instalaciones de medición.
La figura 3 muestra una vista de la superficie
para el proceso de transmisión de datos.
La figura 4 muestra una superficie para la
supervisión y diagnosis de la máquina, y
La figura 5 muestra un diagrama de bloques de un
modelo matemático de varias capas.
En la figura 1, se representa de forma
esquemática el sistema de información según la invención. En una
fábrica 1 del operador de una máquina 20 (no se representa en la
figura 1), por ejemplo un decantador o un separador, se detectan en
la máquina 20 datos de medición y se envían a través de un sistema
de bus 2 dentro de la Firma 1 a destinatarios, por ejemplo
ordenadores 3 y 4, en los que se pueden visualizar ciclos del
proceso. A través del sistema de bus 2 se transmiten los datos
detectados a la máquina 20 a un ordenador 5, en el que estos datos
son memorizados en una base de datos. En el ordenador 5 se pueden
visualizar los datos a través de una pantalla 6. El ordenador 5
establece a intervalos predeterminados de una manera automática una
comunicación con un ordenador 10 del fabricante de la máquina 20. A
tal fin está previsto un enrutador 7, que genera a través de una
red 8, por ejemplo Internet, la red telefónica u otra red una
comunicación con un segundo enrutador 9 en el fabricante de la
máquina. La distancia espacial entre los ordenadores 5 y 10 se
representa por medio de la línea de trazos 12. A continuación, se
lleva a cabo una transmisión automática de datos desde el ordenador
5 al ordenador 10.
En el ordenador 10 del fabricante de la máquina
20 está sentado un experto 11, que está familiarizado con los ciclos
de funcionamiento de las máquinas 20. En el ordenador 10 se pueden
evaluar, por una parte, de forma automática los datos detectados con
la ayuda del modelo matemático, en tanto que se puedan reconocer
estados de fallos normalizados en los datos calculados o, en cambio,
en el caso de que no exista un fallo normalizado, el experto 11
puede realizar una diagnosis manual de fallos. En el caso de que no
se puedan reconocer fallos en los estados de funcionamiento, los
datos detectados permiten sacar conclusiones por el fabricante para
el funcionamiento de la máquina 20.
En la figura 2 se representa a modo de ejemplo
una máquina controlada y supervisada según la invención en forma de
un decantador. El decantador comprende un motor principal 21, que
acciona un tambor 23. Debajo del motor principal 21 está dispuesto
otro motor 22, que regula el funcionamiento del tornillo sin fin
(no se representa) que está dispuesto en el tambor 23. En el motor
principal 21 se detectan el consumo de corriente 30 y la potencia
31. En el motor 22 se detectan el consumo de corriente 30, la
potencia 31 y el par motor 32. Además, en el decantador 20 se
detectan las temperaturas de los cojinetes 34, las velocidades
oscilantes 35, las revoluciones del tambor 36, la diferencia de las
revoluciones del tambor y del tornillo sin fin 37 y el par motor
38. Además, se detectan datos como la temperatura del producto, la
temperatura del baño de aceite, las oscilaciones, la cantidad de
admisión, con el fin de supervisar el ciclo de producción en sí.
Adicionalmente se detectan parámetros específicos del producto, como
cantidad de admisión, cantidad de agente de floculación, cantidad
de agua de dilución, cantidad de agua de refrigeración,
concentración de la admisión, concentración del agente de
floculación, con el fin de detectar el estado de funcionamiento
para el ciclo de producción específico. En la figura 2 se muestran,
por lo tanto, estados de funcionamiento detectados sólo a modo de
ejemplo, puesto que en la práctica se detectan esencialmente más
datos de la máquina 20.
Los datos detectados de la máquina 20 son
recopilados y memorizados en el ordenador 5. estos datos son
emitidos al ordenador 20 del fabricante a intervalos regulares. La
figura 3 muestra una superficie para la transmisión de datos. En la
transmisión de datos se utiliza un nombre de fichero 40, que
contiene tanto el tipo de máquina (CA 1035), el número especial de
la máquina y una indicación de la fecha. De esta manera es posible
una asociación clara a una máquina determinada. Por lo tanto, el
fabricante puede clasificar de una manera sencilla los datos
recibidos desde diferentes máquinas. Los datos son depositados bajo
un nombre de fichero 41, que contienen las indicaciones de la fecha
42 y 43 así como indicaciones de las cantidades de la memoria
44.
En la figura 4 se representa una superficie, que
se muestra sobre la pantalla del ordenador 10 del fabricante, para
analizar los posibles errores. Los estados de funcionamiento
detectados en la máquina 20 son listados en la columna derecha de
la pantalla, siendo detectados, por ejemplo, el número de
revoluciones del tambor 50, la diferencia del número de
revoluciones 51, la temperatura de los cojinetes 52, la temperatura
de retorno del aceite 53 y la vibración 54. Los datos individuales
detectados son registrados sobre el tiempo en el diagrama, pudiendo
seleccionarse libremente una escala en el lado izquierdo del
diagrama. A través del desarrollo de las curvas se puede realizar
una diagnosis de fallos. Por una parte, el ordenador 10 puede
evaluar de forma automática los estados de funcionamiento, con el
fin de generar mensajes de fallos automáticos para errores
normalizados. Con la ayuda de métodos de la lógica
Neuro-FUZZY, el sistema propiamente dicho tiene
capacidad de aprendizaje y puede reconocer nuevos estados de fallo.
En este caso se pueden generar de forma automática mensajes de
fallos, que son transmitidos al experto por E-mail,
SMS o de otra manera, para que éste pueda reaccionar en corto
espacio de tiempo. De esta manera, el experto 11 se puede dirigir
directamente al cliente 13, para que se reduzca al mínimo el tiempo
de fallo de la máquina 20. La emisión del mensaje de fallo se
realiza en este caso a un experto 11, que se encuentra en el tiempo
de trabajo, de manera que, por ejemplo, durante el tiempo nocturno
en Europa, el mensaje de fallo puede ser emitido de forma
automática a Japón o USA. En el caso de que no se pueda generar
ningún mensaje de fallo normalizado, el experto 11 debe realizar
una evaluación manual y puede acceder en esta caso, sin embargo, a
los datos de la máquina 20 recibidos hasta ahora, lo que eleva la
exactitud del diagnóstico.
El sistema de información según la invención ha
sido descrito con la ayuda de un decantador. También se puede
emplear opcionalmente para otras máquinas, en las que se detectan
estados de funcionamiento continuos, por ejemplo cuando están
previstos controles programables con memoria o instalaciones de
medición en la máquina. La transmisión de los datos se puede
realizar a través de líneas o vías de transmisión libremente
seleccionables.
En la figura 5 se muestra un diagrama de bloques
de un modelo matemático que se puede utilizar en el sistema de
información. En el primer plano 60 están contenidas las
características generales del tipo de máquina respectivo, por
ejemplo de un decantador. En el segundo plano 61, 62 y 63 se
muestran diferentes modelos específicos del proceso y del producto.
En el tercer plano están depositadas características 64, 65, etc.
que están referidas a la máquina específica. Los datos detectados
en la máquina 20 son distribuidos sobre los planos individuales 60
a 65, etc., con el fin de analizar los estados de funcionamiento en
los planos individuales. El sistema propiamente dicho está entonces
en condiciones de reconocer si existe un fallo del proceso, un fallo
de la máquina o un fallo que es atribuido a una combinación de
fallos del proceso y de la máquina.
Claims (8)
1. Procedimiento para el control de instalaciones
y/o máquinas (20), especialmente de decantadores y separadores, con
las siguientes etapas:
- -
- detección de estados de funcionamiento (30-36) como por ejemplo el consumo de corriente, la temperatura, las velocidades de transporte, etc. en la máquina (20);
- -
- recopilación y memorización de los datos detectados en una base de datos de un primer ordenador (5);
- -
- transmisión de los datos a una memoria de un segundo ordenador (10), con preferencia a un ordenador (10) del fabricante de la máquina (20);
- -
- evaluación de los datos y comparación con el modelo matemático de la máquina (20), siendo realizada la evaluación de los datos por medio de métodos de lógica Neuro-FUZZY y siendo ponderada la importancia de los parámetros individuales (30-36);
- -
- detección del estado real y generación de un mensaje de fallo, en el caso de que el estado real se desvíe del modelo matemático;
- -
- emisión automática del mensaje de fallo a través del segundo ordenador (10) en un aparato periférico y/u otro ordenador.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la emisión automática del mensaje de
fallo se realiza como E-mail.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque durante la evaluación de los datos se
adaptan los datos teóricos de funcionamiento.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el segundo
ordenador (10) genera instrucciones de control, que son
transmitidas al primer ordenador (5).
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque para la emisión
automática del mensaje de fallo se determina un ordenador o
destinatario, que está en un país con tiempo de trabajo precisamente
continuado.
6. Sistema de información para el funcionamiento
de una máquina (20), especialmente de un decantador o separador,
con:
- -
- instalaciones de medición para la detección de estados de funcionamiento (30 - 36), como por ejemplo consumo de corriente, temperatura, velocidades de transporte, etc. en la máquina (20);
- -
- un primer ordenador (5) conectado con las instalaciones de medición para la memorización de los datos detectados en una memoria;
- -
- una instalación de transmisión (7) por medio de la cual se pueden transmitir los datos memorizados a un segundo ordenador (10);
- -
- una unidad de evaluación, que compara los datos transmitidos sobre los estados de funcionamiento (30 - 36) con datos predeterminados del modelo matemático, comprendiendo la unidad de evaluación una memoria de datos, en la que están memorizados una pluralidad de estados de fallos con los estados de funcionamiento correspondientes en forma de un modelo matemático de varias capas con capacidad de aprendizaje, y
- -
- una unidad de emisión, que emite un mensaje de fallo en el caso de desviación de los estados de funcionamiento con respecto a un intervalo predeterminado de valores.
7. Sistema de información según la reivindicación
6, caracterizado porque con la unidad de evaluación se
pueden generar instrucciones de control cuando se cumplen
determinados estados de fallo.
8. Sistema de información según la reivindicación
7 u 8, caracterizado porque la máquina (20) es un decantador
o separador y por medio de las instalaciones de medición en la
máquina (20) se pueden detectar, por ejemplo el consumo de
corriente, la temperatura en puntos de medición predeterminados y el
número de revoluciones del tambor.
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