NO337158B1 - Fremgangsmåte for styring av maskiner, og informasjonssystem for betjening av en maskin - Google Patents

Description

Fagfelt

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for styring av maskiner, særlig separatorer og dekantere, og et informasjonssystem for drift av en maskin. Slike fremgangsmåter og informasjonssystemer kan anvendes ved separatorer eller andre maskintyper ved hvilke det løpende registreres driftstilstander for styringen og overvåkingen av maskinen.

Bakgrunn

For å analysere maskiner som er oppstilt fjernt fra fremstilleren, i tilfelle av et bortfall av maskinen, blir det nå for det meste utført en manuell skadeanalyse. Derved inngår det først en skademelding hos fremstilleren som vil utforske årsaken til skaden ifølge en spørsmålskatalog. Eksempelvis blir det først undersøkt om det kan fastslås et ut-vendig gjenkjennelig brudd på byggeelementer. Dersom slikt brudd kan fastslås, trenger man ikke å utføre en ny oppstarting. Historien før bortfallet blir da utforsket, idet de registrerte data for slike parametere som dreiemoment, turtall, strømforbruk, lagertemperaturer, svingninger, og for de produktspesifikke parametere, så som tilstrømning s-mengde, flokkuleringsmiddelmengde, fortynningsvannmengde, tilstrømningskonsentra-sjon og flokkuleringsmiddelkonsentrasjon, vurderes. Når en skadeanalyse på grunnlag av dataene er mulig hos fremstilleren, kan montøren med de nødvendige reservedeler reise ut og innbygge disse direkte, slik at maskinen kan startes opp på nytt.

I et stort antall tilfeller kan man imidlertid ikke fastslå noe ytre gjenkjennbart brudd av byggeelementer, slik at det ved skadeanalysen undersøkes om en sterk støyutvikling eller sterke vibrasjoner har opptrådt ved bortfallet. Dersom dette var tilfelle, er en ny oppstarting ikke å anbefale. Dersom ingen ytterligere data er blitt lagret hos driveren av maskinen, må en montør bedømme skaden på stedet. Først etter bedømmelsen skjer den nødvendige reservedelsbestilling, og etter innbygging av delene kan nyopp-startingen skje.

Dersom ingen eiendommeligheter har opptrådt ved bortfallet av maskinen, kan det etter kontroll av de eventuelt tilstedeværende data skje en nyoppstarting. Derved kan de mekaniske parametere iakttas, for på nytt å frakople maskinen tidlig ved eiendommeligheter. Dersom ingen slike eiendommeligheter opptrer, kan produktspesifikke parametere ved fremgangsmåteprosessen undersøkes nærmere. Dataene må da gis videre til en fremgangsmåteteknisk ekspert. Dersom en avklaring av problemet ikke er mulig, må en ekspert reise til stedet og løse problemet der.

Videre er det kjent at en datamaskin hos driveren med dataene for maskinen i et skadetilfelle sammenknyttes med en datamaskin hos fremstilleren, for å sende dataene til denne. Ved disse nåværende systemer er det imidlertid en ulempe at en skademelding bare opptrer når skaden allerede har inntruffet. Med de kjente systemer kan man ikke gripe til noen preventive foranstaltninger. Dessuten får fremstilleren bare forholdsvis få data som oversendes til ham i et skadetilfelle. For fremstilleren er det imidlertid interessant å få vite hvilke byggeelementer i maskinen som er utrangert eller belastet, og hvordan dataforløpet (trenden) så ut før et bortfall.

Fra DE-AS 25 51 882 er det kjent en innretning for trådløs fjernoverføring av turtallet til en roterende del, ved hvilken data vedvarende utveksles mellom en sender og en mottaker. Denne fremgangsmåte er ikke brukbar for større maskiner, da en forbindelse mellom sender og mottaker stadig må holdes i beredskap, noe som for de fleste anvendelsestilfeller utgjør en unødig omkostning.

Videre er det i EP 891 814 A2 beskrevet en fremgangsmåte og en innretning for styring av sentrifuger, ved hvilken parametere som registreres på sentrifugen, opptas og bearbeides. Med den sentrale styring av datamaskinen kan data også overføres til en fjernt beliggende fremstiller av maskinen. Riktignok er informasjonssystemet ikke egnet for en automatisk overvåkingsdrift ved hjelp av fremstilleren.

GB2305818A beskriver en metode og system for overvåkning, styring og dia-gnostisering av virkemåten til en maskin slik at en kontormaskin, slik som en faksmaskin, kopierings- eller skrivemaskin. Når hastigheten til kommunikasjonen mellom en fjernt-liggende enhet og maskinen ikke er viktig, vil en trådløs kommunikasjon brukes. Den foretrukne form for trådløs kommunikasjon er en elektronisk e-postmelding overført over internett. Imidlertid, når en kontakt har hastverk, vil en direktelinje brukes for kommunikasjon slik som kommunikasjon via telefon eller en ISDN linje. Informasjonen som oppnås fra maskinen lagres i en eller flere databaser i et firma og informasjonen fra maskinen blir delt mellom en serviceavdeling, teknologisk avdeling, designavdeling, produksjons-avdeling og markedsavdeling. Ettersom kommunikasjon via elektronisk e-post ikke er sikker, vil trådløse meldinger overført over internett være kryptert (se sammendrag).

WO97/20634A1 fremlegger en fremgangsmåte for overvåkning, kontroll og dia-gnostisering av dekantersentrifuger. Fremgangsmåten er "intelligent", det vil si den kan brukes til å gi en informasjon om seg selv, spår sin egen fremtidige tilstand, og være til-passet skiftende maskin og lastforhold, for eksempel observasjon av parameteren tid for å diagnostisere enhetsstatusen, forutsi svikt og derved bidra til forebyggende vedlikehold av utstyret. Et blokkdiagram for de sentrifuger som skal styres, så vel som de forskjellige midler for å regulere disse er vist i fig. 2. Følere 32, 34 detekterer driftstilstandene for sentrifugen, og initierer overføring av de detekterte dataene til en første datamaskin (data-behandling og kontrollsystem 42). Driftsdata innbefatter for eksempel den detekterte motorstrømmen eller dreiemoment, og er formidlet ved hjelp av et minne 47. Minnet 47 virker således som en database for den første datamaskinen. Overføringen av data fra den første til den andre datamaskinen skjer ved hjelp av allment kjente datanettverk.

US5566092A beskriver system og metode for feildiagnose til forebyggende vedlikehold og sanntidsovervåkning av mekaniske komponenter basert på fuzzy logikk og komplekse beregninger.

Oppsummering

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte for styring av maskiner, og et informasjonssystem som muliggjør en automatisk overvåking av maskinene, og i tilfelle av driftstilstander som avviker fra et forut-bestemt bør-verdiområde, automatisk avgir en feilmelding. Feildiagnosen kan da også finne sted ut fra kombinasjonen av forskjellige måleverdier på grunnlag av sammenlikning med en matematisk prosessmodell.

Dette formål oppnås med en fremgangsmåte for styring av maskiner med særtrekkene ifølge krav 1, og med et informasjonssystem med særtrekkene ifølge krav 2 og 3.

I overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir driftstil stande-ne, så som strømforbruk, temperatur, transporthastigheter etc, registrert på maskinen, og de registrerte data samles og lagres i en databank i en første datamaskin. Deretter blir dataene overført til et lager i en andre datamaskin, fortrinnsvis til en datamaskin hos fremstilleren av maskinen. Dataene sammenliknes der med de ønskede driftsdata eller bør-driftsdataene for maskinen og vurderes. Den faktiske tilstand eller er-tilstanden registreres, og en feilmelding frembringes dersom er-tilstanden avviker fra bør-tilstanden. Deretter inntreffer automatisk feilmeldingen ved hjelp av den andre datamaskin. Utdataene kan også utmates på en periferianordning og/eller en ytterligere datamaskin. Ifølge denne fremgangsmåte muliggjøres en automatisk løpende overvåking av maskinens driftstilstander.

Til grunn for styringsmetoden ifølge oppfinnelsen ligger den erkjennelse at visse forstyrrelser ved driftsforløpet ved fremgangsmåtetekniske anlegg og/eller separatorer eller dekantere kan gjenkjennes tidlig på bestemte parametere eller kombinasjonen av parametere. Når f.eks. materialet transporteres i en trommel i en transportskrue, kan eksempelvis parametrene omdreining av transportskruen, strømforbruk, lagertemperatur og transportmengde registreres. Dersom strømforbruket stiger og de andre parametere i det vesentlige forblir like, peker dette hen på en forandring av konsistensen av det gjennomførte materiale, eller at det er tilløp til tilstopping. Det er tenkelig at det f.eks. enda før tilstoppingen faktisk opptrer, kan gripes til motforholdsregler av driveren av maskinen. Dersom et skadetilfelle likevel skulle ha inntruffet, kan fremstilleren av maskinen på grunnlag av de til ham automatiske overførte data på rask måte analysere feilen, da han har tilstrekkelige data om de normale driftstilstander til driverens maskin. Ved feildiagnosen sammenliknes de aktuelle data med den flerlags matematiske modell av maskintypen og prosessmodellen. Flerlagsoppdeling betyr i denne forbindelse at maskinklassespesifikke parametere (f.eks. dekanter eller separator), prosesspesifikke parametere (f.eks. awanning eller inntykning av stoffblandinger) og maskinspesifikke parametere (f.eks. avhengig av ytelsen) er til stede.

Overføringsintervallene fra driverens maskin til fremstilleren kan finne sted i minuttintervaller, timevis eller dagevis. Ved hjelp av den regelmessige registrering av driftstilstandene er det mulig for fremstilleren å motta etterhåndsslutninger om driften og mulige feiltilstander, slik at det kan reageres tidlig og raskt. Ved den automatiske etterkontroll av driftstilstandene kan videre feilmeldingene frembringes automatisk, hvilke eksempelvis kan være en akustisk, visuell eller annen varsling hos fremstilleren, eller ved en tilordning av feilen også kan være en styrekommando for maskinen som ledes til driverens datamaskin. Ved hjelp av den løpende registrering av data for de utleverte maskiner er det mulig for fremstilleren å vurdere statistisk dataene for maskinene og anvende disse for feildiagnoseprogrammer.

Ved vurderingen av dataene tilpasses fortrinnsvis bør-driftsdataene som er gitt på forhånd av fremstilleren. Derved kan det tas hensyn til særegenheter ved driften av maskinen, eksempelvis materialforskj eller, klimaforskj eller etc.

Ifølge en ytterligere utførelse av oppfinnelsen skjer vurderingen av dataene ved hjelp av neuro-fuzzy-logic-metoder, slik at de enkelte parametere vektlegges i sin betydning. Ofte er enkelte parametere viktigere for driften av maskinen enn andre registrerte parametere, slik at en mer presis analyse av maskinens driftstilstander er mulig ved hjelp av vektleggingen.

For den automatiske utmating av feilmeldingen fastlegges eller bestemmes fortrinnsvis en datamaskin hhv. adressat som står i et land med løpende arbeidstid. Da større maskiner som regel drives verdensomspennende, må det i et skadetilfelle omgående stå til disposisjon en ekspert for fjerning av skaden. Det er derfor viktig at utmatingen av feilmeldingen skjer der hvor nettopp en ekspert straks kan begynne med skadeanalysen, for så vidt som den automatiske feilanalyse ikke kan tilordne noen entydig feil. Slike feilsentraler kan innrettes i Asia, Europa og Amerika, for at en ekspert skal stå til disposisjon hele døgnet.

Informasjonssystemet ifølge oppfinnelsen holdes i det vesentlige i beredskap av fremstilleren av maskinen. Denne utruster maskinen med måleinnretningen som da leverer data til en datamaskin hos driveren av maskinen. Via en programvare forbindes datamaskinen automatisk med fremstillerens datamaskin, slik at en datautjevning og/eller dataoverføring kan finne sted. Hos fremstilleren sammenbuntes således informasjonene fra de utleverte maskiner, og fremstilleren kan begynne med en feildiagnose og vurdering av dataene. De leverte data kan også gi etterhåndsslutninger for konstruksjonen av maskinen. Det er også tenkelig at datamaskinen på stedet nedlaster den matematiske prosessmodell syklisk fra sekundærdatamaskinen f.eks. i fremstillerfabrikken, og benytter denne for den første feildiagnose.

Kort beskrivelse av figurene

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere på grunnlag av et utførelses-eksempel under henvisning til tegningene, der

fig. 1 viser et blokkskjema av et utførelseseksempel på informasjonssystemet ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et skjematisk sideriss av en maskin med måleinnretninger,

fig. 3 viser et riss av overflaten for dataoverføringsprosessen,

fig. 4 vise en overflate for overvåking og diagnose av maskinen, og fig. 5 viser et funksjonsskjema av en flerlags matematisk modell.

Detaljert beskrivelse av utførelsesformene

På fig. 1 er informasjonssystemet ifølge oppfinnelsen skjematisk vist. I en fabrikk 1 til driveren av en maskin 20 (ikke vist på fig. 1), eksempelvis en dekanter eller en separator, registreres måledata på maskinen 20 og sendes via et bussystem 2 innenfor firmaet 1 til adressater, eksempelvis datamaskiner 3 og 4, på hvilke prosessforløp kan visualiseres. Via bussystemet 2 videreledes de på maskinen 20 registrerte data til en datamaskin 5 i hvilken disse data lagres i en databank. På datamaskinen 5 kan dataene visualiseres via en bildeskjerm 6. I forutbestemte intervaller fremstiller datamaskinen 5 automatisk en forbindelse med en datamaskin 10 hos fremstilleren av maskinen 20. For dette formål er det anordnet en ruter 7 som via et nettverk 8, f.eks. Internett, telefonnettet eller et annet nett frembringer en forbindelse med en andre ruter 9 hos fremstilleren av maskinen. Den romlige avstand mellom datamaskinene 5 og 10 er fremstilt ved hjelp av den stiplede linje 12. Deretter skjer en automatisk dataoverføring fra datamaskinen 5 til datamaskinen 10.

Ved datamaskinen 10 hos fremstilleren av maskinen 20 sitter en ekspert 11 som er fortrolig med driftsforløpene til maskinene 20. På datamaskinen 10 kan de registrerte data ved hjelp av den matematiske modell på den ene side vurderes automatisk, i det omfang standardiserte feiltilstander kan gjenkjennes ved de fastlagte data, eller dersom ingen standardisert feil foreligger, kan eksperten 11 frembringe en manuell feildiagnose. Dersom ingen feil kan gjenkjennes ved driftstilstandene, kan de registrerte data gi etterhåndsslutninger hos fremstilleren for driften av maskinen 20.

På fig. 2 er det som eksempel avbildet en ifølge oppfinnelsen styrt eller overvåket maskin 20 i form av en dekantermgsinnretning. Dekantermgsinnretningen omfatter en hovedmotor 21 som driver en trommel 23. Under hovedmotoren 21 er det anordnet en ytterligere motor 22 som regulerer driften av den i trommelen 23 anordnede snekke eller skrue (ikke vist). På hovedmotoren 21 registreres strømforbruket 30 og ytelsen 31. På motoren 22 registres strømforbruket 30, ytelsen 31 og dreiemomentet 32. Videre blir det på dekantermgsinnretningen 20 registrert lagertemperaturer 34, svinghastigheter 35, omdreininger av trommelen 36, differansen mellom omdreiningene av trommelen og snekken 37 og dreiemomentet 38. Dessuten registreres slike data som produkttemperatur, oljebadtemperatur, svingninger, tilstrømningsmengde, for å overvåke produksjonsforløpet som sådant. Dessuten registreres produktspesifikke parametere, så som tilstrømnings-mengde, flokkuleringsmengde, fortyrmingsvannmengde, kjølevannmengde, tilstrømnings-konsentrasjon, flokkuleringsmiddelkonsentrasjon, for å registrere driftstil standen for det spesifikke produksjonsforløp. På fig. 2 er derfor bare registrerte måletilstander vist som eksempel, da det i praksis registreres vesentlig flere data av maskinen 20.

De fra maskinen 20 registrerte data samles og lagres i datamaskinen 5. I regelmessige intervaller sendes disse data til datamaskinen 10 hos fremstilleren. Fig. 3 viser en overflate for dataoverføring. Ved dataoverføringen benyttes et katalognavn 40 som inneholder både maskintypen (CA 1035), det spesielle maskinnummer og en datoangivelse. På denne måte er en entydig tilordning til en bestemt maskin mulig. Fremstilleren kan således på enkel måte sortere de fra forskjellige maskiner mottatte data. Dataene avlegges under et katalognavn 41 som inneholder datoangivelser 42 og 43 så vel som lagermengdeangivelser 44.

På fig. 4 er det vist en overflate som vises på bildeskjermen på fremstillerens datamaskin 10, for å analysere mulige feil. De på maskinen 20 registrerte driftstilstander er opplistet i den høyre spalte på bildeskjermen, hvorved eksempelvis trommelturtallet 50, differanseturtallet 51, lagertemperaturen 52, oljetilbakeløpstemperaturen 53 og vibra-sjonen 54 ble registrert. De enkelte registrerte data blir over tid påført på diagrammet, idet en målestokk er fritt valgbar på venstre side av diagrammet. Ved hjelp av forløpet av kurvene kan en feildiagnose gjennomføres. På den ene side kan datamaskinen 10 automatisk vurdere driftstilstanden, for å frembringe atuomatiske feilmeldinger for standardiserte feil. Ved hjelp av neuro-fuzzy-logic-metoder er systemet selv læredyktig og kan gjenkjenne nye feiltilstander. Derved kan det automatisk frembringes feilmeldinger som overføres til eksperten 11 pr. e-post, SMS eller på annen måte, for at denne skal kunne reagere på kort tid. Eksperten 11 kan således henvende seg direkte til kundene 13, for at bortfallstiden for maskinen 20 skal bli minst mulig. Utmatingen av feilmeldingen skjer da hos en ekspert 11 som befinner seg i arbeidstiden, slik at feilmeldingen eksempelvis ved nattetid i Europa automatisk sendes til Japan eller USA. Dersom ingen standardisert feilmelding kan frembringes, må eksperten 11 foreta en manuell vurdering, og kan da imidlertid gripe tilbake til de hittil mottatte data for maskinen 20, hvilket øker diagnosenøyaktigheten.

Informasjonssystemet ifølge oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med en dekantermgsinnretning. Det kan imidlertid også anvendes vilkårlig for andre maskiner ved hvilke løpende driftstilstander registreres, eksempelvis når lagerprogrammerbare styringer og måleinnretninger er anordnet på maskinen. Overføringen av dataene kan skje ved hjelp av valgbare ledninger eller overføringsveier.

På fig. 5 er det vist et funksjonsskjema for en i informasjonssystemet anvendelig, matematisk modell. I det første plan 60 er det inneholdt generelle karakteristika for den aktuelle maskintype, f.eks. en dekantermgsinnretning. I det andre plan 61, 62 og 63 er det vist forskjellige prosess- og produktspesifikke modeller. I det tredje plan er det avlagt karakteristikker 64, 65 etc. som refererer seg til den aktuelle maskin. De på maskinen 20 registrerte data fordeles på de enkelte plan 60 til 65 etc, for å analysere driftstilstandene i de enkelte plan. Systemet er da selv i stand til å gjenkjenne om det foreligger en prosessfeil, en maskinfeil eller en feil som går tilbake på en kombinasjon av prosess- og maskinfeil.

Claims (3)

1 Fremgangsmåte for styring av som dekanteringsinnretninger og separatorer utformete maskiner (20), med følgende trinn: a) registrering av driftstilstander (30-36) så som strømforbruk, temperatur, transporthastigheter etc ved maskinen (20) i en fabrikk til en operatør av maskinen; b) innsamling og lagring av registrerte data i en database av en første datamaskin (5) i fabrikken til operatøren av maskinen, c) overføring av dataene til et minne av en andre datamaskin (10), som er en til den første datamaskin med avstand anordnet datamaskin (10) til produsenten av maskinen (20); d) hvor en første ruter (7) oppretter i forhåndsgitte intervaller over et nettverk, som kan være Internett eller telenettet, en forbindelse med en andre ruter (9) ved produsenten av maskinen; e) evaluering av dataene og sammenlikning med den matematiske modellen av maskinen (20) gjennom den andre datamaskinen, med en evalueringsenhet, som sammen-likner de overførte dataene om driftstilstandene (30-36) med forhåndsgitte data av den matematiske modellen, hvor evalueringsenheten omfatter et dataminne, hvor mange feiltilstander med de tilhørende driftstilstander er lagret i form av en lærende flerlags matematisk modell, hvor evalueringen skjer av dataene ved hjelp neuro-fuzzy-logikk-metoden og de enkelte parameterne (30-36) vektes i sin betydning; f) hvor nominelle driftsdata under evalueringen av dataene tilpasses; g) registrering av den faktiske tilstanden og frembringelse av en feilmelding, dersom den faktiske tilstanden avviker fra den matematiske modellen; h) automatisk utmating av feilmeldingen gjennom den andre datamaskinen (10) til en periferianordning og/eller en ytterlig datamaskin; og i) generering av styrekommandoer gjennom den andre datamaskinen, som videreføres til den første datamaskinen (5).

2 Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert vedat den automatiske utmatingen av feilmeldingen skjer som epost.

3 Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 2, karakterisert vedat til den automatiske utmatingen av feilmeldingen bestemmes en datamaskin henholdsvis mottaker, som står i et land med nettopp foregående arbeidstid.