WO2005091094A1 - Title: verfahren zur verarbeitung eines signals - Google Patents

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WO2005091094A1
WO2005091094A1 PCT/EP2005/051156 EP2005051156W WO2005091094A1 WO 2005091094 A1 WO2005091094 A1 WO 2005091094A1 EP 2005051156 W EP2005051156 W EP 2005051156W WO 2005091094 A1 WO2005091094 A1 WO 2005091094A1
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units
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variable
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PCT/EP2005/051156
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Rupert Maier
Ralf Sykosch
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/408—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by data handling or data format, e.g. reading, buffering or conversion of data
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/35—Nc in input of data, input till input file format
    • G05B2219/35563—Use of conversion tables

Definitions

  • the invention relates to a method for processing at least one signal of an industrial plant that represents a physical output variable.
  • signals are continuously generated during the industrial process and sent to an evaluation unit.
  • the signals provide information about the properties that characterize the plant process. These are, for example, the temperature of a plant component or of a piece of equipment or other fluids, the speed of a shaft, the length of the feed path of a processing machine, etc.
  • the signals emitted by the industrial plant therefore reflect a physical output variable. This is composed of a value, for example the speed value, and a physical unit.
  • the basic physical quantity is generally understood to mean the properties of a physical and chemical nature that characterize a plant process.
  • the object of the invention is to simplify the determination of a derived target variable from a physical output variable.
  • the object is achieved according to the invention by a method for processing at least one signal of an industrial plant, which reproduces a physical output variable.
  • An output signal is determined or calculated from the output variable, which is composed of a value and a unit, which reproduces a derived physical target variable, which in turn consists of a value and a corresponding target unit.
  • To determine the target variable an automatic conversion of the unit of the output variable into the target unit of the target variable is provided.
  • the automatic conversion and determination of the unit of the target quantity eliminates a source of error.
  • the probability of errors is reduced.
  • the target variable and the output variable can be based on the same type of unit, for example a length dimension. In the simplest case, therefore, only the output variable is converted into another unit.
  • the conversion can also be based on very complex calculations in which a large number of output variables, constants and other parameters are used to determine the target variable.
  • the conversion into the target unit is carried out with the aid of a table in which the conversion parameters necessary for the conversion of the units in question are stored. Since the conversion is based on a universal table, i.e. a single table that is used equally for all units, the automatic determination of the target unit is independent of the specific individual case and can therefore be used easily and inexpensively for any requirements.
  • the units are broken down into SI basic units. This measure ensures simple and reliable conversion via the path of the SI base units, to which all units can be traced.
  • the conversion can take place in any direction, for example from a non-SI unit to an SI unit or vice versa, from a non-SI unit to another non-SI unit or to an SI derived from the SI base units -Unit.
  • Such an SI unit, which is derived from SI base units is, for example, the unit Newton N, which can be broken down into the SI base unit kilograms kg, meters m and seconds s.
  • the various units are expediently arranged one below the other in a column of the table, and the parameters required for the division into SI basic units are listed in columns in the row for the respective unit.
  • any physical unit can be broken down and converted into the assigned SI base unit using the table, for example miles in meters, Celsius in Kelvin etc.
  • all physical quantities can be converted into SI base units.
  • the units of the physical variables entering the calculation formula are each converted into SI basic units and the target variable is specified in the desired target unit.
  • This target unit can be sis units deviate and be a derived SI unit or a non-SI unit. Depending on the desired form of presentation, the user can therefore specify the target unit and thus the desired output format.
  • the calculation formula is entered by the operating personnel, in particular for diagnostic and monitoring purposes. This can be done once, so that the formula can always be used for future diagnoses. Alternatively, a suitable calculation formula is entered manually by the operating personnel in each individual case. By manually entering the calculation formula, a very flexible evaluation of the output variables is made possible. At the same time, the automatic determination of the target unit reduces a source of error, namely the selection of the wrong unit.
  • a plausibility check is carried out on the basis of the automatically determined target unit as to whether the calculation formula entered by the operating personnel can be correct.
  • the physical quantities included in the calculation formula are broken down into their SI base units, so that the target unit is at least initially in SI base units.
  • this target unit determined on the basis of the calculation formula is a sensible unit and is, for example, stored in the table. If it is not stored, an error signal is generated.
  • the user specifies the desired target unit and it is automatically checked whether the target unit broken down into Si base units matches the SI base units determined using the calculation formula.
  • the target size that is to say the calculated value, together with the target unit
  • a specified standard for example, whether the representation is in the power of ten notation or by suitable SI prefixes.
  • a length dimension for example, it can be preset that millimeters are represented as "mm” or also as "10 ⁇ 3 m”.
  • a table is preferably also stored, from which the assignment between the powers of ten and the Sl prefixes and, if appropriate, the usual names can be found.
  • the described automatic conversion of the units for a mobile diagnostic and evaluation system is preferably used, with the aid of which the signal in question is read out during the ongoing operation of an industrial process and the output variable is generated with the desired target unit.
  • the automatic determination of the target units is explained with the aid of a particularly mobile diagnostic or evaluation system 2, which is temporarily connected to an industrial system 4.
  • the automatic determination of the target unit is not limited to this application.
  • a physical quantity is, for example, the rotational speed of a shaft Amount of a supply current or a supply voltage, the temperature of a workpiece, a device or other fluid, the concentration of a substance etc.
  • the mobile diagnostic or evaluation system 2 is connected to the system process. Specifically, the evaluation system 2 picks up the signal S (A) and transmits it to an evaluation unit 8 of a data processing device (computer) 10. This is connected to an input device 12 and to an output unit 14.
  • the specifications determined via the input device 12 are transmitted to the evaluation unit 8 as a calculation specification for the treatment and conversion of the output variable A.
  • These specifications can represent simple instructions or even complex sequence programs in which a calculation formula for converting the initial variable into the target variable is implemented, if necessary, using further variables.
  • the evaluation unit 8 continues to call up information from a table stored in a data memory 18 to determine the target variable Z.
  • the evaluation unit 8 determines the target variable Z and outputs an output signal S (Z) to the downstream output unit 14, on which the target variable Z [ZE] in the desired target unit [ ZE] is output.
  • the output unit 14 is, for example, a monitor or a printer.
  • the evaluation unit 8 automatically converts the unit of the output variable A into a target unit [ZE] of the target variable Z.
  • the unit of Output variable A broken down into its SI base units, the respective value of output variable A being weighted with a conversion factor and, if appropriate, with a constant c in accordance with the conversion of the units.
  • x [E] (y [SI] * f * b e + c) * ⁇ i [SI] i e [SI] i
  • y [SI] denotes the value in the SI base unit
  • f a factor
  • c is a constant which, for example, specifies a shift or an offset for the conversion between two units.
  • a product of the SI base units for determining the correct base unit representation is formed according to Ili [SI] i [SI] i, i is a running index for table columns, the base units in the column header and the respective ones in the rows Exponents to the base units are shown.
  • the individual parameters listed in the above formula are stored in the table for all, at least for all units of interest. An example of such a table is shown below. The table shows different units line by line and their breakdown into SI base units.
  • the first column shows the type of physical quantity
  • the second column specifies the commonly used formula symbol
  • the third column shows the short description of the unit
  • the other columns list the individual parameters for the breakdown into the SI basic units .
  • One column each is provided for the factor f, the base b, the exponent e and the constant c.
  • the formula symbol of the SI base units and the respectively assigned SI base unit are listed in the column header.
  • the exponents with which the respective SI base unit must be weighted in order to obtain the correct SI base unit representation are then listed.
  • any units can be broken down into their SI basic units.
  • this universal table can be used to easily and automatically create the desired target unit [ZE] from any output unit, whether this is an SI base unit, a SI unit derived from it or a non-SI -Unit is because all units can be reduced and mapped to the SI base units in the manner shown in the formula.
  • the automatic conversion to the desired target unit simplifies the process considerably, since complex conversions between different units may have to be taken into account. It is therefore possible in a simple manner to specify a physical quantity, for example in accordance with different country standards in different starting units. Furthermore, the automatic conversion is a considerable work support for the diagnostic personnel if, for example, the output variables A are not displayed in SI units due to the country-specific settings.
  • the automatic determination of the target unit also enables a plausibility check in a particularly simple manner.
  • the evaluation system 2 thus checks whether the determined target unit [ZE] actually corresponds to a known physical quantity. If this is not the case, a corresponding error message is output, for example, on the output unit 14.
  • This tool therefore provides a simple plausibility check for checking calculation forms.
  • This system also enables standardized output of the target variable in a simple manner.
  • the user specifies the desired output format, for example whether certain units are to be used for certain country groups or whether the power of ten representation or, alternatively, a resolution for the power of ten characterizing the SI unit should be selected. For the latter, the following further table is preferably stored in the data memory 18, in which the power of ten, the short name assigned to the power of ten and the character are listed as lines for the SI unit.

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Abstract

Beim Verfahren zur Verarbeitung eines eine physikalische Aus­gangsgröße (A) wiedergebenden Signals (S(A)) einer indus­triellen Anlage (4) wird aus dem Signal (S(A)) ein eine abge­leitete physikalische Zielgröße (Z) wiedergebendes Ausgangs­signal (S(Z)) ermittelt. Hierbei wird eine automatische Umrechnung der Einheit der Ausgangsgröße (A) in eine Zielein­heit (ZE) der Zielgröße (Z) vorgenommen.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Verarbeitung eines Signals
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung zumindest eines eine physikalische Ausgangsgröße wiedergebenden Signals einer industriellen Anlage.
Bei einer industriellen Anlage, beispielsweise in der Papier- oder Metallindustrie, in Walzwerken, in Anlagen zur Energieerzeugung, in der Automobilindustrie oder auch in der chemischen Industrie, werden während des industriellen Prozesses laufend Signale erzeugt und einer Auswerteeinheit zugeleitet. Die Signale geben hierbei Auskunft über die den Anlagenpro- zess charakterisierenden Eigenschaften. Dies sind beispielsweise die Temperatur eines Anlagenbauteils oder eines Betriebsmittels oder sonstigen Fluids, die Drehzahl einer Welle, die Länge des Zustellweges einer Bearbeitungsmaschine etc. Die von der industriellen Anlage abgegebenen Signale ge- ben daher eine physikalische Ausgangsgröße wieder. Diese setzt sich zusammen aus einem Wert, beispielsweise dem Geschwindigkeitswert, und einer physikalischen Einheit. Unter physiklischer Ausgangsgröße werden allgemein die einen Anla- genprozess charakterisierenden Eigenschaften physikalischer und chemischer Natur verstanden.
Für weltweit eingesetzte Anlagenkomponenten besteht das Problem, dass länderspezifisch unterschiedliche physikalische Einheiten gebräuchlich sind. Die den AusgangsSignalen zugrun- de liegenden Ausgangsgrößen müssen daher in unterschiedlichen Einheiten dargestellt werden.
Weiterhin besteht das Problem, dass zur Überwachung oder Auswertung eines Anlagenprozesses, beispielsweise bei einem Feh- 1er, physikalische Größen benötigt werden, die nicht unmittelbar über die Signale der Anlage zur Verfügung gestellt werden. Vielmehr müssen die benötigten physikalischen Größen erst aus der mit dem Signal übermittelten Ausgangsgröße in eine Zielgröße umgerechnet werden. So muss beispielsweise aus der Umlaufgeschwindigkeit einer Walze die Frequenz, also die Anzahl der Umdrehungen der Walze pro Zeiteinheit, für die Auswertung errechnet werden. Die Auswertung und Diagnose von industriellen Anlageprozessen erfolgt oftmals mittels mobilen Diagnose- und Kontrollsystemen. Diese sind in der Regel sehr flexibel im Hinblick auf die Auswertemöglichkeiten und bedürfen der Bedienung eines geschulten Personals. Ein derartiges mobiles Diagnosesystem liest beispielsweise die Signale eines Anlagenprozesses aus und erstellt unter Zuhilfenahme einer Berechnungsformel eine Auswertung. Die Berechnungsformel wird dabei teilweise vom Bedienpersonal manuell eingegeben, d.h. zur Auswertung des Anlageprozesses werden vom Bedienpersonal fallbezogene Auswerteprogramme erstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung einer abgeleiteten Zielgröße aus einer physikalischen Ausgangsgröße zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Verarbeitung zumindest eines Signals einer industriellen Anlage, welches eine physikalische Ausgangsgröße wiedergibt. Dabei wird aus der Ausgangsgröße, die sich aus einem Wert und einer Einheit zusammensetzt, ein Ausgangssignal ermittelt oder berechnet, welches eine abgeleitete physikalische Zielgröße wiedergibt, die wiederum aus einem Wert und einer entsprechenden Zieleinheit besteht. Zur Ermittlung der Zielgröße ist hierbei eine automatische Umrechnung der Einheit der Ausgangsgröße in die Zieleinheit der Zielgröße vorgesehen.
Gegenüber der bisher üblichen und notwendigen manuellen Umrechnung ist durch die automatische Umwandlung und Bestimmung der Einheit der Zielgröße eine Fehlerquelle eliminiert. Insbesondere bei einer Diagnose oder Auswertung eines Anlagenprozesses, bei der aus den von der Anlage zur Verfügung ge- stellten Signalen abgeleitete Zielgrößen für die Auswertung herangezogen werden, wird die Fehlerwahrscheinlichkeit verringert. Der Zielgröße und der Ausgangsgröße kann dabei die gleiche Einheiten-Art, beispielsweise ein Längenmaß, zugrunde liegen. Im einfachsten Fall findet daher lediglich eine Umrechnung der Ausgangsgröße in eine andere Einheit statt. Der Umrechnung können alternativ jedoch auch sehr komplexe Berechnungen zugrunde liegen, bei der eine Vielzahl von Ausgangsgrößen, Konstanten und sonstigen Parametern zur Ermitt- lung der Zielgröße eingehen.
Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung erfolgt die Umrechnung in die Zieleinheit unter Zuhilfenahme einer Tabelle, in der die für die Umrechnung der in Frage kommenden Einheiten notwendigen Umrechnungsparameter hinterlegt sind. Da die Umrechnung auf Grundlage einer universellen Tabelle erfolgt, also einer einzigen Tabelle, die für alle Einheiten gleichermaßen herangezogen wird, ist die automatische Bestimmung der Zieleinheit unabhängig von dem konkreten Einzelfall und lässt sich daher einfach und kostengünstig für beliebige Anforderungen einsetzen.
Zur Erstellung dieser universellen Tabelle ist hierbei vorgesehen, dass die Einheiten in SI-Basiseinheiten zerlegt sind. Durch diese Maßnahme ist eine einfache und sichere Umrechnung über den Weg der SI-Basiseinheiten, auf die alle Einheiten zurückzuführen sind, gewährleistet. Die Umrechnung kann hierbei in beliebiger Richtung erfolgen, beispielsweise von einer Nicht-SI-Einheit in eine SI-Einheit oder umgekehrt, von einer Nicht-SI-Einheit in eine andere Nicht-SI-Einheit oder in eine von den SI-Basiseinheiten abgeleitete SI-Einheit. Eine derartige SI-Einheit, die aus SI-Basiseinheiten abgeleitet ist, ist beispielsweise die Einheit Newton N, die sich zerlegen lässt in die SI-Basiseinheit Kilogramm kg, Meter m und Sekun- de s . Zweckdienlicherweise sind hierbei die verschiedenen Einheiten in einer Spalte der Tabelle untereinander angeordnet und in der Zeile zur jeweiligen Einheit sind die für die Zerlegung in SI-Basiseinheiten notwendigen Parameter spaltenweise auf- geführt .
Zur Zerlegung in die SI-Basiseinheiten wird vorzugsweise auf folgende Formel zurückgegriffen: x [E] = (y[SI] * f * be + c) * L [SI] ie[SI]i
Hierbei sind: x der Wert der physikalischen Größe in der Einheit [E] , y der Wert der physikalischen Größe in der SI- Basiseinheit, f ein Umrechnungsfaktor, b,e Basis und Exponent, mit der der Umrechnungsfak- tor f gewichtet wird, c eine Konstante (Offset) , IIi [SI] ieCSI3ι die Produktsumme der mit dem jeweils zugeordneten Exponenten e[SI] gewichteten SI- Basiseinheiten, wobei i ein Laufindex ist.
Auf Grundlage dieser Formel lässt sich jede beliebige physikalische Einheit mit Hilfe der Tabelle in die zugeordnete SI- Basiseinheit zerlegen und umrechnen, beispielsweise Meilen in Meter, Celsius in Kelvin usw. Mit dieser Formel lassen sich universell alle physikalischen Größen in SI-Basiseinheiten umrechnen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden insbesondere bei einer komplexen Berechnungsformel zur Ermittlung der Zielgröße die Einheiten der in die Berechnungsformel eingehenden physikalischen Größen jeweils in SI-Basiseinheiten umgewandelt und die Zielgröße wird in der gewünschten Zieleinheit angegeben. Diese Zieleinheit kann hierbei von den SI-Ba- siseinheiten abweichen und eine abgeleitete SI-Einheit oder auch eine Nicht-SI-Einheit sein. Je nach der gewünschten Darstellungsform besteht für den Benutzer daher die Möglichkeit, die Zieleinheit und damit das gewünschte Ausgabeformat vor- zugeben.
Die Berechnungsformel wird dabei insbesondere zu Diagnose- und Überwachungszwecken vom Bedienpersonal eingegeben. Dies kann einmalig erfolgen, so dass bei zukünftigen Diagnosen im- mer wieder auf die Formel zurückgegriffen werden kann. Alternativ wird in jedem einzelnen Fall eine geeignete Berechnungsformel manuell vom Bedienpersonal eingegeben. Durch die manuelle Eingabe der Berechnungsformel ist einerseits eine sehr flexible Auswertung der Ausgangsgrößen ermöglicht . Gleichzeitig wird durch die automatische Ermittlung der Zieleinheit eine Fehlerquelle, nämlich die Wahl einer falschen Einheit, reduziert.
Zweckdienlicherweise wird weiterhin anhand der automatisch ermittelten Zieleinheit eine Plausbilitätskontrolle durchgeführt, ob die vom Bedienpersonal eingegebene Berechnungsformel korrekt sein kann. Hierzu werden die in die Berechnungsformel eingehenden physikalischen Größen in ihre SI- Basiseinheiten zerlegt, so dass die Zieleinheit zumindest zu- nächst in SI-Basiseinheiten vorliegt. Im zweiten Schritt wird dann überprüft, ob diese aufgrund der Berechnungsformel ermittelte Zieleinheit eine sinnvolle Einheit ist und beispielsweise in der Tabelle hinterlegt ist. Ist sie nicht hinterlegt, so wird ein Fehlersignal erzeugt. Alternativ hierzu gibt der Nutzer die gewünschte Zieleinheit vor und es wird automatisch kontrolliert, ob die in Si-Basiseinheiten zerlegte Zieleinheit mit den über die Berechnungsformel ermittelten SI-Basiseinheiten übereinstimmt.
Um ein möglichst einheitliches Anzeige- und Ausgabeformat zu erhalten, ist zweckdienlicherweise vorgesehen, dass die Zielgröße, also der berechnete Wert zusammen mit der Zieleinheit, entsprechend einem vorgegebenen Standard angezeigt wird. Hierbei wird beispielsweise vorgegeben, ob die Darstellung in der Zehner-Potenz-Schreibweise oder durch geeignete SI- Vorsätze erfolgt. Bei einem Längenmaß kann beispielsweise voreingestellt werden, dass Millimeter als "mm" oder auch als "10~3 m" dargestellt werden. Hierzu ist vorzugsweise ebenfalls eine Tabelle hinterlegt, aus der die Zuordnung zwischen den Zehner-Potenzen und den Sl-Vorsätzen und gegebenenfalls den üblichen Namen zu entnehmen sind.
Bevorzugt wird die beschriebene automatische Umrechnung der Einheiten für ein mobiles Diagnose- und Auswertesystem herangezogen, mit dessen Hilfe im laufenden Betrieb eines industriellen Prozesses das in Frage kommende Signal ausgelesen und die Ausgangsgröße mit der gewünschten Zieleinheit erzeugt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt in einer schematischen stark vereinfachten Darstellung eine Blockbild-Darstellung einer mit einem Anlagenprozess gekoppelten Auswerteeinrichtung.
Die automatische Ermittlung der Zieleinheiten wird anhand ei- nes insbesondere mobilen Diagnose- oder Auswertesystems 2 erläutert, welches temporär an eine industrielle Anlage 4 angeschlossen ist. Die automatische Bestimmung der Zieleinheit ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt.
Innerhalb der Anlage 4 sind üblicherweise eine Vielzahl von Komponenten 6 angeordnet, die miteinander Daten austauschen. Diese Komponenten 6 sind insbesondere Verarbeitungsmaschinen sowie Mess- und Überwachungsgeräte. Zwischen den Komponenten 6 werden Signale S (A) ausgetauscht, die physikalische Aus- gangsgrößen A der auf der jeweiligen Komponente ablaufenden Prozesse wiedergeben. Eine derartige physikalische Größe ist beispielsweise die Umdrehungsgeschwindigkeit einer Welle, die Höhe eines Versorgungsstroms oder einer Versorgungsspannung, die Temperatur eines Werkstücks, eines Betriebsmittels oder sonstigen Fluids, die Konzentration eines Stoffes etc.
Zur Verbesserung und Optimierung des Anlagenprozesses, aber auch zur Fehlersuche und Diagnose, ist es oftmals erforderlich, eine Auswertung der in der Anlage ablaufenden Prozesse vorzunehmen. Zu diesem Zweck wird im Ausführungsbeispiel das mobile Diagnose- oder Auswertesystem 2 mit dem Anlagenprozess verbunden. Und zwar greift das Auswertesystem 2 das Signal S (A) ab und übermittelt es an eine Auswerteeinheit 8 einer Datenbearbeitungseinrichtung (Computer) 10. Diese ist mit einem Eingabegerät 12 und mit einer Ausgabeeinheit 14 verbunden.
Innerhalb eines Befehlsmoduls 16 werden die über die das Eingabegerät 12 bestimmten Vorgaben als Rechenvorgabe für die Behandlung und Umwandlung der Ausgangsgröße A an die Auswerteeinheit 8 übermittelt. Diese Vorgaben können einfache An- Weisungen oder auch komplexe Ablaufprogramme darstellen, in denen eine Berechnungsformel für die Umrechnung der Ausgangsgröße in die Zielgröße ggf. unter Verwendung weiterer Größen implementiert ist. Die Auswerteeinheit 8 ruft zur Ermittlung der Zielgröße Z weiterhin Informationen aus einer in einem Datenspeicher 18 abgelegten Tabelle ab.
Unter Berücksichtigung der Berechnungsvorgabe aus dem Befehlsmodul 16 und den in der Tabelle hinterlegten Informationen ermittelt die Auswerteeinheit 8 die Zielgröße Z und gibt ein Ausgangssignal S(Z) an die nachgeordnete Ausgabeeinheit 14 ab, auf der die Zielgröße Z[ZE] in der gewünschten Zieleinheit [ZE] ausgegeben wird. Die Ausgabeeinheit 14 ist beispielsweise ein Monitor oder ein Drucker.
In der Auswerteeinheit 8 erfolgt hierbei automatisch eine Umwandlung der Einheit der Ausgangsgröße A in eine Zieleinheit [ZE] der Zielgröße Z. Hierzu wird zunächst die Einheit der Ausgangsgröße A in ihre SI-Basiseinheiten zerlegt, wobei der jeweilige Wert der Ausgangsgröße A mit einem Umrechnungsfak- tor und gegebenenfalls mit einer Konstante c entsprechend der Umrechnung der Einheiten gewichtet wird.
Der Wert der jeweiligen physikalischen Größe in der jeweiligen Einheit [E] bestimmt sich dabei nach folgender Formel: x [E] = (y[SI] * f * be + c)*πi[SI]ie[SI]i Hierbei bezeichnet y [SI] den Wert in der SI-Basiseinheit, f einen Faktor und be einen Gewichtungsfaktor (b = Basis, e = Exponent) für den Faktor f. Das Produkt f • be bildet den Umrechnungsfaktor, c ist eine Konstante, die beispielsweise ei- ' ne Verschiebung oder einen Offset für die Umrechnung zwischen zwei Einheiten angibt. Zur Bildung der Einheit wird gemäß Ili [SI] ie[SI]i ein Produkt der SI-Basiseinheiten zur Ermittlung der richtigen Basiseinheiten-Darstellung gebildet, i ist hierbei ein Laufindex für Tabellenspalten, in deren Spaltenkopf die Basiseinheiten und in deren Zeilen die jeweiligen Exponenten zu den Basiseinheiten wiedergegeben sind. Die einzelnen in obiger Formel angeführten Parameter sind für alle, zumindest für alle interessierenden Einheiten, in der Tabelle hinterlegt. Ein Beispiel für eine solche Tabelle ist nachfolgend dargestellt. In der Tabelle sind hierbei zeilenweise unterschiedliche Einheiten und ihre Zerlegung in SI-Basiseinheiten aufgeführt. In der ersten Spalte ist die Art der physikalischen Größe angegeben, die zweite Spalte gibt das üblicherweise verwendete Formelzeichen an, in der dritten Spalte ist die Kurzbezeichnung der Einheit angeführt und in den weiteren Spalten sind die einzelnen Parameter für die Zerlegung in die SI-Basiseinheiten aufgeführt. Jeweils eine Spalte ist hierbei für den Faktor f, die Basis b, den Exponenten e und die Kon- stante c vorgesehen. In den weiteren Spalten sind im Spaltenkopf das Formelzeichen der SI-Basiseinheiten sowie die jeweils zugeordnete SI-Basiseinheit aufgeführt. In den einzel- nen Zeilen sind dann die Exponenten angeführt, mit der die jeweilige SI-Basiseinheit gewichtet werden muss, um die richtige SI-Basiseinheitendarstellung zu erhalten.
Grö|ϊena,rt Ze Name. d. Einheit Parameter ob en £ b e c m 1 t I Θ,T N er - - - - kg Hl s Ä Mol cd
Arbeit, EnerW Watt gie
Beschleunigung a m/s2 1.0 1 1 0.0 0 1 -2 0 0 0 0
Drehzahl n Umdrehung/Sek. 1.0 1 1 0.0 0 0 -1 0 0 0 0 U/s Umdrehung/Mi1.66666 10 -2 0.0 0 0 -1 0 0 0 0 nute, U/min 7
Druck P Pascal, Pa 1.0 1 1 0.0 1 -1 -2 0 0 0 0 Bar, bar 1.0 10 5 0.0 1 -1 -2 0 0 0 0
Flache A m 1.0 1 1 0.0 0 2 0 0 0 0 0
Frequenz f Hertz, Hz 1.0 1 1 0.0 0 0 -1 0 0 0 0
GeschwindigV m/s 1.0 1 1 0.0 0 1 -1 0 0 0 0
Kraft F Newton, N 1.0 1 1 0.0 1 1 -2 0 0 0 0
Kraftmoment, M Newtonmeter, Nm 1.0 1 1 0.0 1 2 -2 0 0 0 0
Drehmoment
Kreisfrequenz ω 1/s 1.0 1 1 0.0 0 0 -1 0 0 0 0
Lange 1 m 1.0 1 1 0.0 0 1 0 0 0 0 0 inch, in 2.54 10 -2 0.0 0 1 0 0 0 0 0 mile, mi 1,60934 10 3 0.0 0 1 0 0 0 0 0 yard, yd 0.9144 1 1 0.0 0 1 0 0 0 0 0
Masse m Kilogramm, kg 1.0 1 1 0.0 1 0 0 0 0 0 0 Gramm, g 1.0 10 -3 0.0 1 0 0 0 0 0 0 Tonne, t 1.0 10 3 0.0 1 0 0 0 0 0 0
Spannung, e- u Volt, V 1.0 1 1 0.0 1 2 -3 -1 0 0 0 lektrische
Stromstarke, I Ampere, A 1.0 1 1 0.0 0 0 0 1 0 0 0 elektrische
Stromdichte, J A/m2 1.0 1 1 0.0 0 -2 0 1 0 0 0 elektrische
Temperature T Kelvin, K 1.0 1 1 0.0 0 0 0 0 1 0 0 Grad Celsius, 1.0 1 1 - 0 0 0 0 1 0 0 °C 273.15
Umlau frequenz n Umdrehung/ (Se- 1.0 1 1 0.0 0 0 -1 0 0 0 0 kreteriat) . , U/s
Volumen V m3 1.0 1 1 0.0 0 3 0 0 0 0 0
W rmemenge Q J 1.0 1 1 0.0 1 2 -2 0 0 0 0
Widerstand, R Ohm, Ω 1.0 1 1 0.0 1 2 -3 -1 0 0 0 elektrischer
Winkelbeα rad/s2, 1/s2 1.0 1 1 0.0 0 0 -2 0 0 0 0 schleunigung
Wmkel-ge- ω rad/s, 1/s 1.0 1 1 0.0 0 0 -1 0 0 0 0 schwindigkeit
Zeit t Sekunde, s 1.0 1 1 0.0 0 0 1 0 0 0 0 Minute, min 60.0 1 1 0.0 0 0 1 0 0 0 0 Stunde, h 3600.0 1 1 0.0 0 0 1 0 0 0 0 Tag, d 86400.0 1 1 0.0 0 0 1 0 0 0 0 Anhand dieser Tabelle können beliebige Einheiten in ihre SI- Basiseinheiten zerlegt werden. So ergibt sich beispielsweise aus der Tabelle unmittelbar die Zerlegung für die Einheit "inch" : x [inch] = (y * 2,54*10~2 + 0) * kg0*m1*s0*A0*K0*mol0*cd°
Durch die Zerlegung in die SI-Basiseinheiten lassen sich mit Hilfe dieser universellen Tabelle problemlos und automatisiert aus beliebigen Ausgangseinheiten die gewünschte Ziel- einheit [ZE] bilden, ob dies nun eine SI-Basiseinheit, eine hieraus abgeleitete SI-Einheit oder eine Nicht-SI-Einheit ist, da sich alle Einheiten auf die SI-Basiseinheiten in der in der Formel dargestellten Art und Weise reduzieren und abbilden lassen.
Durch die automatische Umwandlung in die gewünschte Zieleinheit ist eine deutliche Vereinfachung gegeben, da mitunter komplexe Umrechnungen zwischen unterschiedlichen Einheiten zu berücksichtigen sind. Es ist daher in einfacher Weise mög- lieh, eine physikalische Größe beispielsweise gemäß unterschiedlichen Länderstandards in unterschiedlichen Ausgangseinheiten anzugeben. Weiterhin ist die automatische Umrechnung für das Diagnosepersonal eine erhebliche Arbeitsunterstützung, wenn beispielsweise aufgrund der länderüblichen Einstelllungen die Ausgangsgrößen A nicht in SI-Einheiten dargestellt werden.
Durch die automatische Ermittlung der Zieleinheit ist weiterhin in besonders einfacher Weise eine Plausibilitätskontrolle ermöglicht. So überprüft das Auswertesystem 2, ob die ermittelte Zieleinheit [ZE] tatsächlich auch einer bekannten physikalischen Größe entspricht. Ist dies nicht der Fall, so wird eine entsprechende Fehlermeldung beispielsweise auf der Ausgabeeinheit 14 ausgegeben. Durch dieses Hilfsmittel wird daher eine einfach Plausibilitätskontrolle zur Überprüfung von Berechnungsformein bereitgestellt. Weiterhin ist mit diesem System in einfacher Weise eine standardisierte Ausgabe der Zielgröße ermöglicht. Hierbei wird beispielsweise vom Benutzer das gewünschte Ausgabeformat vorgegeben, ob beispielsweise für bestimmte Ländergruppen bestimmte Einheiten verwendet werden sollen oder ob die Zehner- Potenz-Darstellung oder alternativ hierzu ein die Zehner- Potenz charakterisierender Vorsatz zu der SI-Einheit gewählt werden soll. Für letzteres ist im Datenspeicher 18 vorzugsweise die nachfolgende weitere Tabelle hinterlegt, in der in Zeilen jeweils die Zehner-Potenz, der der Zehner-Potenz zugeordnete Kurzname sowie das Zeichen als Vorsatz für die SI- Einheit aufgeführt sind.
Potenz Name Zeichen Potenz Name Zeichen 1024 Yotta Y 10"1 Dezi d 1021 Zetta z 10~2 Zenti c 1Q18 Exa E 10"3 Milli m
1015 Peta P 10~6 Mikro μ
1012 Tera T 10"9 Nano n
109 Giga G 1Q-12 Piko P
106 Mega M 10~15 Femto f
103 Kilo k 10-18 Atto a
102 Hekto h 10"21 Zepto z
101 Deka da 10"24 Yocto Y

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verarbeitung zumindest eines eine physikalische Ausgangsgröße (A) wiedergebenden Signals (S(A)) einer industriellen Anlage (4), bei dem aus dem Signal (S (A) ) ein eine abgeleitete physikalische Zielgröße (Z) wiedergebendes Ausgangssignal (S(Z)) ermittelt wird, wobei eine automatische Umrechnung der Einheit der Ausgangsgröße (A) in eine Zieleinheit (ZE) der Zielgrö- ße (Z) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die automatische Umrechnung in die Zieleinheit (ZE) unter Zuhilfenahme einer Tabelle erfolgt, in der die für die Umrechnung der Einheiten notwendigen Umrechnungsparameter hinterlegt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Einheiten in der Tabelle in SI-Basiseinheiten zerlegt sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die verschiedenen Einheiten in einer Spalte untereinander angeordnet und in den Zeilen zu der jeweiligen Einheit die Umrechnungsparameter für die Zerlegung in SI-Basiseinheiten spaltenweise aufgeführt sind.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Zerlegung in SI-Basiseinheiten mit Hilfe der Formel x [E] = (y[SI] * f * be + c)*πi[SI]i e[SI] i erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem bei einer Berechnungsformel zur Ermittlung der Zielgröße (Z) die Einheiten der in die Berechnungsformel eingehenden physikalischen Größen jeweils in SI-Basiseinheiten umgewandelt und die Zielgröße (Z) in der gewünschten Zieleinheit (ZE) angegeben wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Ermittlung der Zielgröße (Z) eine Berechnungsformel vom Bedienpersonal eingegeben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem anhand der ermittelten Zieleinheit (ZE) die Berechnungsformel automatisch einer Plausibilitätskontrolle unterzogen wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Zielgröße (Z) entsprechend einem vorgegebenen Standard angezeigt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem 'über ein mobiles Diagnose- und Auswertesyst-em (2) im laufenden Betrieb eines industriellen Prozesses das Signal (S (A) ) ausgelesen und mit Hilfe des Diagnosesystems die Zielgröße (Z) erzeugt wird.
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