WO2014140384A1 - Datenstandardisierung - Google Patents

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WO2014140384A1
WO2014140384A1 PCT/EP2014/058632 EP2014058632W WO2014140384A1 WO 2014140384 A1 WO2014140384 A1 WO 2014140384A1 EP 2014058632 W EP2014058632 W EP 2014058632W WO 2014140384 A1 WO2014140384 A1 WO 2014140384A1
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WO
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measured value
components
compressor system
compressor
context information
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PCT/EP2014/058632
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WO2014140384A8 (de
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Florian Wagner
Andreas Birkenfeld
Anika HARTWICH
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Kaeser Kompressoren Se
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Publication date
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Priority claimed from EP13159618.1A external-priority patent/EP2778413B1/de
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Priority to MX2015013078A priority patent/MX2015013078A/es
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Publication of WO2014140384A8 publication Critical patent/WO2014140384A8/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/007—Installations or systems with two or more pumps or pump cylinders, wherein the flow-path through the stages can be changed, e.g. from series to parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and / or monitoring a compressor system comprising a plurality of components, namely one or more compressors and one or more peripheral devices, and a control / monitoring unit, wherein the compressors and peripheral devices are arranged or interconnected in a specific configuration are, according to the features of claim 1 and a compressor unit according to claim 16.
  • Compressor systems represent a system of a variety of compressors and peripherals of various types, which are coupled via an air pipe network and, when using heat recovery systems, via a water pipe ⁇ line network together.
  • compressor systems are designed individually for the local conditions.
  • a general structure for compressor systems does not exist. Therefore, the behavior of a concrete compressor system can only be analyzed and evaluated to a limited extent without knowledge of the structure of the compressor system.
  • control / monitoring unit In the field of compressed air technology, it is possible to equip compressor systems with a control / monitoring unit.
  • the task of the control / monitoring unit may be, for example, cumulative or alternative:
  • the task of the control / monitoring unit can also be in the
  • Compressor system can be collected in order to create analyzes and subsequently draw conclusions, in particular, for example, by forming correlations, etc.
  • Each compressor system has its own configuration, ie an individual configuration of the compressors and peripheral devices.
  • Compressors and peripheral devices of a compressor system usually come from different manufacturers and therefore have manufacturer-specific (or control-software-specific) formats for the acquired measured values.
  • control / monitoring unit different technologies to the control / monitoring unit are connected (eg discrete wiring vs. using a bus system) and therefore differ in the amount of the measured values available, or
  • a central idea of the present invention is based on the following guiding principle: In order to be able to further process the measured values which are relevant for the compressor installation in different questions, it is essential that the meaning of the measured values is defined and known at the latest at the time of evaluation of the measured values. It may also be advantageous in this case for the measured values of defined and known significance to be prepared in advance, during or as a result of the method in such a way that they can be further processed in the control / monitoring unit but also in other technical systems.
  • the preparation can be understood as measured value standardization.
  • the standardization of measured values also has the advantage that measured values from various compressor systems can be processed without compressor-plant-specific adaptations of the routines intended for measured value processing.
  • the measured value standardization takes place in that the measurement itself is a Context information is assigned, so that the context of the measured value is defined at the latest at the time of the evaluation of the measured value.
  • the context of the measured value can directly or indirectly determine the location of the
  • medium eg oil, compressed air, ambient air, cooling water, etc.
  • Indirect context information can in exceptional cases also take place via a name definition, namely when it is sufficiently unambiguous.
  • a name definition is only a very soft definition of the meaning of a metric, since it is very likely that the name definition will be differently applied or interpreted by different people, so that a unique context for the metric over a name definition will not necessarily be guaranteed.
  • a measured value may have several not necessarily contradictory meanings that may change compressor specific or component specific.
  • a preferred context information sets the location of the measurement directly, for example, using a model of the component or the
  • a control, monitoring, diagnostic or evaluation routine should generally be understood as meaning different control tasks, monitoring tasks, diagnostic tasks or evaluation tasks.
  • a predetermined configuration is the amount of all conceivable configurations that the compressor system can assume in different operating states.
  • a configuration can be defined, for example, in the form of a P & ID scheme and, to that extent, the interaction of the compressors and peripheral devices or the elements of a component can be different
  • an R & I scheme in the sense of the present invention can be abstracted from the basic interactions in a viewing direction / from a domain and thus does not have to include all the details of a possibly otherwise common P & I scheme.
  • P & ID scheme instead of the term P & ID scheme, it is also possible to understand a graphical representation of the functional relationships in a particular viewpoint / in a specific domain, such as a graphical representation of the technical effects of compressed air, a graphical representation of the heat-recovery-related interactions. It is insofar a flow chart that reflects the flow of energy and / or resources and / or compressed air between the individual compressors and the individual peripherals or between the individual elements of a component.
  • Which links or interconnections are between at least a part of the components or at least a part of the elements and where are predefined measuring points can be provided by the manufacturer of the components or the elements and / or by the plant manufacturer and / or by the plant operator, for example via a file.
  • the measured value detection step can be the metrological direct detection of a measured value and / or the
  • measured values which are already available are measured values from the directly representational compressor system or external measured values.
  • External readings may be comparative data from other compressor equipment or environmental data, such as humidity, air temperature of outdoor or ambient air.
  • the measured value acquisition step comprises, in addition to the direct measurement-related detection of the measured values, also the storage of these measured values in an assigned database, which can be implemented in one or more components, in the compressor system or externally.
  • the standardization of the measured value by assigning a context information specifically comprises the unambiguous assignment of the location of a measured value acquisition and / or of the medium to which the measured value relates (eg oil, compressed air, ambient air, cooling water, etc.). to a measured value within an assignment step according to the invention.
  • the place of the measured value recording should always be understood as the real location at which a measured value is detected, whereas the term measuring point should always mean the location of this real location within an initial model. If the assignment of the location of a measured value detection is mentioned, then this can be understood as meaning that a specific location, but also two or more locations, can be assigned to the measured value.
  • the medium to which the measured value relates it should be understood that both a single medium and two or more media can be assigned as context information to a measured value.
  • the location of the measured value acquisition by one or more output models of the concrete compressor system or comparable compressor systems and / or one or more output models of the specific components or comparable components defined.
  • These output models can be defined for example by the aforementioned R & I schemes of the compressor system or the aforementioned P & ID schemes of the corresponding components.
  • the initial model on the basis of which the context information or the
  • Measuring point are defined, are known and insofar in the subsequent control, monitoring,
  • Control / monitoring unit takes place.
  • the three components can be read out of the control / monitoring unit in order to provide the standardized measurement values in external systems, which need not be under control of the control / monitoring unit, with routines for monitoring (diagnosis, prediction a maintenance date or predictive maintenance, etc.).
  • the measured value is a preconfigured measuring point on a component or on a Element of a component assigned, whereby a connection of the component with other components or a connection of the elements with other elements is not considered.
  • the measuring point is freely configurable on a component or on an element of a component, with a link between the component and others
  • the measured value in this third variant is assigned a preconfigured measuring point in this output model.
  • the measured value can be assigned a freely configurable measuring point in the starting model, which takes into account the linked components or the elements linked to one another. The assignment of a
  • Context information about a measurement may preferably be provided via a
  • the assignment via an allocation table can generally be understood in such a way that the list or set of allocations does not
  • the thus standardized measured value can be correctly evaluated or analyzed in subsequent evaluation routines or analysis steps and in further Routines are used.
  • Components of the output model of a compressor system are a) at least one component
  • both a), b) or c) can be predetermined, but can also be determined in whole or in part before, during or after the compressor system is put into operation.
  • EP 13159618 There is ua. proposed to set a model of the compressor system in that the user / plant manufacturer enters the given P & ID scheme in the control / monitoring unit during commissioning via an editor.
  • the constituents of the starting model of a component comprise a) at least one element
  • the starting model of a component may be predetermined / predetermined as far as a), b) or c) is concerned, but it may also be defined in whole or in part during or after the compressor system is put into operation.
  • a concrete example could be configured as follows: In the control / monitoring unit, general component models (i.e., component models that fit many applications) are stored. The compressor operator can change the component models by adding or removing
  • a component ie a compressor or a peripheral unit transmits, in addition to the measured values, the context assignment (and, if necessary, also the output model in which the context information is defined) to the control / monitoring unit.
  • the measured values acquired in the measured-value acquisition step can comprise physical or logical quantities, for example values detected by sensors within the compressor system or within the components and / or values detected outside the compressor system by sensors (eg public climate database, weather station, ambient air thermometer , measured values provided by other compressor systems, or the like, and / or actuator positions and / or standby states of machines and / or operating states and / or controlled variables.
  • sensors eg public climate database, weather station, ambient air thermometer , measured values provided by other compressor systems, or the like, and / or actuator positions and / or standby states of machines and / or operating states and / or controlled variables.
  • the superordinate state of the compressor system and / or individual components at the time of data acquisition can also be assigned to the respective measured value (s). This ensures that non-differentiated measured values of a compressor in the startup behavior are compared with measured values of a compressor in the stable operating state, without these different boundary conditions also being taken into account in such a comparison.
  • the superordinate state of the compressor system can also be taken into account, for example, by the fact that one or more other measured values of the one or more measured values are also available as further context information Compressor system to be assigned at this time, from which can derive the state of the compressor system or a partial state of the compressor system.
  • this further measured value or these further measured values are provided with a time stamp, for example, the assignment of this further or these further measured values to the measured value considered can also take place at a later time, since then measured values with the same or comparable time stamp in FIG Can be considered and assigned.
  • Context information can be assigned in the context of a (single) model, it is also conceivable in another possible embodiment that a measured value can be assigned a context in several output models simultaneously. For example, one could imagine that for a stationary, oil-injected screw compressor at the same time
  • the measured value also includes a time stamp.
  • the combination with a time stamp or the continuous time recording allows statements about the development of individual
  • the measured value in a first processing step of the measured value it is checked whether the measured value including the size and (physical) unit is detected and, if not, the measured value in this first processing step size type and unit, in particular be assigned to a stored initial model, manually or automatically by means of an allocation table.
  • control / monitoring unit also a history of initial models and / or a history of context assignments is stored, to define which outbound models or which context assignments were valid at any given time.
  • a history of initial models and / or a history of context assignments is stored, to define which outbound models or which context assignments were valid at any given time.
  • the invention further relates to a compressor system comprising a plurality of components, namely one or more compressors and one or more peripheral devices, and a control / monitoring unit, wherein the compressors and peripheral devices are arranged or interconnected in a predetermined configuration,
  • the control / monitoring unit is a measured value acquisition unit
  • a measured value acquisition unit which is used to acquire measured values within the compressor system or the
  • control / monitoring unit further comprises an allocation unit or cooperates with an allocation unit which is adapted to each of the detected measured values assign a context information to standardize the measured values
  • control / monitoring unit comprises an interface to pass on the standardized by the context information measurements or even use in subsequent control, monitoring, diagnostic or Auswertroutinen.
  • Figure 1 shows an exemplary configuration of a compressor system, which cooperates with control / monitoring unit according to the invention.
  • FIG. 2 shows an output model which represents the compressor system in its concretely given configuration in the form of a P & ID scheme.
  • Figure 3 is a representation for illustrating an indirectly defined
  • FIG. 4 shows an output model for determining the context information in a stationary, oil-injected screw compressor according to a first variant.
  • FIG. 5 shows an illustration of the assignment of measured values
  • FIG. 6 shows an output model for determining the context information in a stationary, oil-injected screw compressor according to a second variant.
  • FIG. 7 simplified R & I scheme as the starting model of a stationary, oil-injected screw compressor without add-on dryer.
  • FIG. 8 simplified R & I scheme as the starting model of a stationary, oil-injected screw compressor with attachment dryer.
  • FIG. 1 illustrates an example configuration of a compressor system which interacts with a control / monitoring unit.
  • the exemplified compressor system comprises three compressors 11, 12, 13 arranged parallel to each other. Each compressor 11, 12, 13 is uniquely associated with a filter 14, 15, 16 which is arranged downstream of the associated compressor 11, 12, 13. Downstream of the filters 14, 15, 16, two dryers 19, 20 are connected.
  • the compressed air downstream of the first filter should always flow over the first dryer 19.
  • the compressed air downstream of the second filter can be passed via two valves 17, 18 either via the first dryer 19 or via the second dryer 20.
  • the two valves 17, 18 are designed or activated such that they are never opened at the same time, ie when the first valve 17 is opened, the second valve 18 remains closed or the first valve 17 remains closed when the second valve 18 is opened.
  • Downstream of the two dryers 19, 20, a compressed air reservoir 21 is arranged. Downstream of the compressed air reservoir 21, a pressure sensor 28 is still arranged to detect the operating pressure given there.
  • a control / monitoring unit 22 is provided, which is connected to the compressors 11, 12, 13 and the filters 14, 15, 16, the valves 17, 18, the dryers 19, 20, the Compressed air reservoir 21 and the pressure sensor 28 is operatively connected.
  • the filters 14, 15, 16, the valves 17, 18, the dryers 19, 20 of the compressed air reservoir 21 and the pressure sensor 28 in this case form peripheral devices of the compressor system. Together with the compressors 11, 12, 13, these peripheral devices form the components of the compressor system.
  • the control / monitoring unit 22 is still connected to a memory section 24 and an editor 23 in operative connection.
  • the memory section 24 and / or the editor 23 may also be an integral part of the control / monitoring unit 22.
  • the control / monitoring unit 22 can fulfill control functions, monitoring functions or control and monitoring functions.
  • Operating states, alarm situations, etc. also include a diagnosis, in particular in the case of an already existing error message, an analysis or evaluation, for example with regard to an optimization or an evaluation for the prognosis of a next maintenance date (predictive maintenance).
  • control / monitoring unit 22 comprises a measured value acquisition unit 25 and an allocation unit 26, which are both components of the control / monitoring unit 22 here.
  • the control / monitoring unit 22 detects measured values within the compressor system or within the components during operation of the compressor system or during operation of the components, during startup and / or shutdown phases or in idle states.
  • measured values different data can be considered, namely physical quantities or variables derived therefrom or also logical quantities, for example values detected by sensors within the compressor system or within the components and / or values detected outside the compressor system (eg by sensors).
  • public climate database ambient air thermometer, measured values of other compressor systems, measured values transmitted by compressed air consumption aggregates, etc.
  • actuator positions and / or standby states of machines and / or operating states and / or controlled variables can be considered, namely physical quantities or variables derived therefrom or also logical quantities, for example values detected by sensors within the compressor system or within the components and / or values detected outside the compressor system (eg by sensors).
  • public climate database ambient air thermometer, measured values of other compressor systems, measured values transmitted by compressed air consumption aggregates, etc.
  • actuator positions and / or standby states of machines and / or operating states and / or controlled variables e.g., actuator positions and / or standby states of machines and / or operating states and / or controlled variables.
  • the control / monitoring unit 22 detects such measured values, either by actual measurement within the compressor system or by transmission from the components to the control / monitoring unit, or by specific query to individual components within the compressor system or by targeted query of measured values, for example, in databases external to the compressor system or in the compressor system associated databases.
  • the measured value as such is useless for a subsequent control, monitoring, diagnostic or evaluation routine, unless its meaning is fixed, so the context value can be assigned to the measured value.
  • the assignment unit 26 assigns the context information to a measured value in order to standardize this measured value.
  • Such an assignment in an assignment step may be carried out simultaneously with or after the measured value acquisition.
  • this data pair can be taken into account as a standardized measured value in the subsequent control, monitoring, diagnostic or evaluation routines.
  • the context information defines an association of the location of a measured value acquisition and / or of the medium to which the measured value relates.
  • one or more output models of the concrete compressor installation can be found in the allocation of the location of the measured value acquisition and / or of the medium to which the measured value relates or comparable compressor systems. Only if the context in which the measured value was determined is known, can the meaning of the measured value be handled appropriately.
  • the compressor system according to FIG. 1 can be described, for example, in an R & I scheme according to FIG.
  • the R & I scheme of Figure 2 forms insofar an initial model for the compressor system of Figure 1, by the
  • Encoding could be done via a name definition, but only if this name definition is sufficiently clear.
  • Machine outlet pressure is designated by this name definition indirectly the location of the measured value detection, thus defining the context for the measured value pressure.
  • Screw compressor downstream of the compressor block 30, an oil separator 31, which continues the heated compressed air to an air cooler 32.
  • oil separator 31 which continues the heated compressed air to an air cooler 32.
  • Oil circuit 33 is oil for cooling the compressor block 30 and the
  • Pressure sensor 28 also encoded the R & I scheme of the compressor - at least in broad terms - so that it is clear from this model-based context information, if the detected pressure at the pressure sensor 28 measures compressed air, which has flowed through a mounting dryer 36 (variant B) or is output from the compressor without attachment dryer 36 (variant A).
  • FIG. 4 illustrates a simplified model for determining the context information in the case of a stationary, oil-injected screw compressor, wherein here the interactions between the individual elements compressor block 30, oil separator 31, air cooler 32, inlet 37, outlet 38 are not defined.
  • T Sa ug, Ps aug, VET, Püruck - For the oil separator 31, however, is only the detection of a pressure (p,), but not z.
  • B. the detection of a temperature provided.
  • the standardization of the meaning of measured values is now done by assigning to a measured value one or more measuring points in the model for standardizing the meaning of measured values.
  • the basic principle is illustrated with reference to FIG.
  • the measured values recorded for a component have - at least after a first
  • Measured value preparation - standardization regarding the content obtained, that also the physical size type (pressure, temperature, ...) and the unit (Pa, K, 7) are known.
  • the measured values pressure 1, pressure 2, temperature 1 prepared in a first step should now be assigned a context information.
  • the measured value or the measured values, specifically pressure 1, pressure 2, temperature 1, are assigned to a component predefined in the starting model of the component according to FIG.
  • Measuring point where this assignment takes place here specifically by a connecting line between the respective measured value and the context information.
  • the starting model now defines the meaning of the measured value in relation to the context.
  • one measured value can also be assigned to two measuring points (illustrated here by the example of "pressure 2")
  • this kind of context information is required because in reality a measuring point can also sit between two components (and thus is related to both components) 4, the interactions between the components are not modeled.
  • the method for standardizing the meaning of measured values explained with reference to FIG. 4 has the limitation that only measuring points which were intended in the initial model according to FIG. 4 (size at particular connection of a component) can be used for the standardization of meaning of measured values.
  • the method can further provide that own measuring points can be defined in initial models of components in order to use them for standardizing the meaning of measured values.
  • the components are defined in advance and that the connection of the components is ignored.
  • the predefined measuring points are marked in the initial model.
  • the measuring points correspond to the measuring points in FIG. 4.
  • the assignment step for individual measured values can then be used as described with reference to FIG. 5 in conjunction with FIG.
  • measuring point The definition of a measuring point and the assignment of acquired measured values to a measuring point on the basis of an output model were explained above with reference to the example of a stationary, oil-injected screw compressor without mounted dryer. It goes without saying that this procedure can also be transferred to any other component of a compressor system or to the compressor system itself. If the initial model according to FIG. 4 is transferred to the entire compressor installation for a single component, then essential or all components of a compressor installation would be defined without their concrete interaction. Preconfigured measuring points would be predefined on the individual components for different measured quantities. In each case recorded measured values could be assigned in the same way a context information. Of course, it is also possible to provide in a modification not only preconfigured measuring points on the individual components of a compressor system, but to allow that corresponding measuring points can be freely configured.
  • Standardized measurement data can be used, for example, to specify an initial value in simulation models for the first simulation step.
  • each datum has a well-defined meaning and possibly a well-defined unit (eg.
  • the storage of the context information (measured value meanings) happens z. B. during commissioning of the compressor system or when commissioning the control / monitoring unit.
  • the context information (measured value meanings) can e.g. B. in the form of a table in the control / monitoring unit deposited.
  • the measured values detected by the control / monitoring unit are typically displayed in the control / monitoring unit as a process image (actual values) and stored as process data history (historical values).
  • the storage can (but does not have to) take place without context information (information about the meaning of the measured value), since in the control / monitoring unit the context information is available at all times and can be assigned to the measured values at a desired time.
  • the assignment of context information to a measured value is done in a possible embodiment via an assignment table.
  • the assignment table stores which context information is assigned to the measured values.
  • One and the same measured value can have several (contradiction-free) meanings at the same time and one and the same meaning can of course be associated with several measured values.
  • a double assignment of measured value meanings may be useful if the reliability or the accuracy of the measured value acquisition is to be increased. If, for example, one of two sensors for measuring value detection fails, the measured value of the other sensor can be used for further processing. If the measured values of both sensors, which ultimately produce measured values with the same measured value significance, are available, the accuracy of the measured value acquisition can be increased by calculating (averaging, maximum value formation, minimum value formation).
  • measured values and context information are merged, if not already done during storage. Merging metrics and context information is done using the models used to define the
  • Context information was used, an automatic evaluation possible. Analysis routines are used for the evaluation.
  • Run the analysis routines in the control and monitoring unit or is the system that performs the analysis routines, in terms of data to the
  • EP 13159618.1 which is hereby incorporated by reference in its entirety.
  • the data standardized in accordance with the present invention may also help to establish the definition of EP 13159618.1 To further refine interactions between components of a compressor system in the form of a P & ID scheme.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Überwachen einer Kompressoranlage umfassend mehrere Komponenten, nämlich ein oder mehrere Kompressoren (11, 12, 13) und ein oder mehrere Peripheriegeräte (14 bis 21), sowie eine Steuer-/Überwachungseinheit (22), wobei die Kompressoren (11, 12, 13) und Peripheriegeräte (14 bis 21) in einer bestimmten Konfiguration angeordnet bzw. verschaltet sind. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Messwerterfassungsschritt Messwerte innerhalb der Kompressoranlage oder der Komponenten erfasst werden, dass in einem Zuordnungsschritt dem oder den Messwerten vorher, gleichzeitig oder nach der Messwerterfassung jeweils eine Kontextinformation zugeordnet wird, um die Messwerte zu standardisieren, und dass in einem Verwertungsschritt der oder die durch die Kontextinformation standardisierten Messwerte in einer Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutine Berücksichtigung finden.

Description

Datenstandardisierung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und/oder Überwachen einer Kompressoranlage umfassend mehrere Komponenten, nämlich ein oder mehrere Kompressoren und ein oder mehrere Peripheriegeräte, sowie eine Steuer-/Über- wachungseinheit, wobei die Kompressoren und Peripheriegeräte in einer bestimmten Konfiguration angeordnet bzw. verschaltet sind, nach den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Kompressoranlage nach Anspruch 16.
Kompressoranlagen stellen ein System aus einer Vielzahl von Kompressoren und Peripheriegeräten verschiedener Typen dar, die über ein Luftrohrleitungsnetz und, bei Verwendung von Wärmegewinnungssystemen, über ein Wasserrohr¬ leitungsnetz miteinander gekoppelt sind. Im Allgemeinen werden Kompressoranlagen individuell für die Gegebenheiten vor Ort ausgelegt. Eine allgemeingültige Struktur für Kompressoranlagen existiert nicht. Das Verhalten einer konkreten Kompressoranlage kann daher ohne Kenntnis über die Struktur der Kompressoranlage nur eingeschränkt analysiert und bewertet werden.
Im Bereich der Drucklufttechnik ist es möglich, Kompressoranlagen mit einer Steuer-/Überwachungseinheit auszurüsten. Aufgabe der Steuerungs-/Über- wachungseinheit kann es beispielsweise - kumulativ oder alternativ - sein :
- die Kompressoren und Peripheriegeräte der Kompressoranlage so anzusteuern, dass die benötigte Druckluft mit so wenig elektrischer Energie wie möglich erzeugt und/oder aufbereitet wird,
- die Kompressoren und Peripheriegeräte der Kompressoranlage zu überwachen und ggf. auf Fehler zu reagieren, beispielsweise dadurch, dass fehlerhafte oder ausgefallene Kompressoren und/oder Peripheriegeräte für die Drucklufterzeugung und/oder Druckluftaufbereitung nicht mehr eingesetzt, sondern andere Kompressoren und/oder Peripheriegeräte stattdessen eingesetzt werden und/oder dadurch, dass Fehler oder Ausfälle von Kompressoren und/oder Peripheriegeräten als Störung oder Warnung an Personen oder andere technische Systeme gemeldet werden, beispielsweise per SMS, E-Mail, Netzwerknachricht, Meldefenster auf einem Display, etc.
Aufgabe der Steuer-/Überwachungseinheit kann es auch sein, in der
Kompressoranlage anfallende Messwerte zu sammeln und als Zeitverläufe bzw. mit einem Zeitstempel versehen zu speichern, um diese Messwerte später in der Steuerungs-/Überwachungseinheit oder auch in anderen technischen Systemen auszuwerten. Besonders interessant kann es sein, wenn eine große Vielzahl unterschiedlicher Messwerte von innerhalb oder auch von außerhalb der
Kompressoranlage gesammelt werden, um hieraus Analysen zu erstellen und nachfolgend Schlüsse ziehen zu können, insbesondere beispielsweise durch Bildung von Korrelationen, etc.
Ein Problem besteht herkömmlicherweise aber darin, dass oftmals zwar eine Vielzahl von Messwerten erzeugt werden können bzw. bereits erfasst sind, diese Messwerte aber nicht in ausreichendem Maße standardisiert sind, um hieraus valide Schlüsse ziehen zu können. Insbesondere sind diese Messwerte keiner automatischen Auswertung/Verarbeitung zugänglich.
Hierbei bestehen hinsichtlich der Standardisierung von Messwerten bei einer Kompressoranlage oftmals folgende, keineswegs abschließend aufgelistete Herausforderungen :
Jede Kompressoranlage verfügt über eine individuelle Konfiguration, also eine individuelle Konfiguration der Kompressoren und Peripheriegeräte.
Darüber hinaus ist die in der Kompressoranlage installierte Sensorik ebenfalls individuell gegeben (sowohl hinsichtlich Menge als auch hinsichtlich
Verschaltung) und somit in keinster Weise standardisiert.
Kompressoren und Peripheriegeräte einer Kompressoranlage stammen üblicherweise von unterschiedlichen Herstellern und verfügen daher über herstellerspezifische (oder auch steuerungshardwarespezifische) Formate für die erfassten Messwerte.
Selbst Kompressoren oder Peripheriegeräte gleichen Typs stellen mitunter unterschiedliche Messwerte zur Verfügung, beispielsweise da
die Kompressoren oder Peripheriegeräte gleichen Typs über
unterschiedliche Technologien an die Steuerungs-/Überwachungseinheit angebunden sind (z. B. diskrete Verdrahtung vs. Verwendung eines Bussystems) und sich daher in der Menge der zur Verfügung gestellten Messwerte unterscheiden, oder
die Kompressoren oder Peripheriegeräte gleichen Typs mit
unterschiedlicher Sensorik ausgestattet sind und sich daher in der Zusammensetzung der zur Verfügung gestellten Messwerte
unterscheiden, oder
eine Mischung aus beiden vorgenannten Gegebenheiten vorliegt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für ein Verfahren zum Steuern und/oder Überwachen einer Kompressoranlage ein Verfahren anzugeben, nach dem Messwerte standardisiert werden können.
Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht mit einem Verfahren zum Steuern und/oder Überwachen einer Kompressoranlage nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und in vorrichtungstechnischer Hinsicht mit einer Kompressoranlage nach den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung geht dabei von nachstehender Leitüberlegung aus : Um die erfassten und für die Kompressoranlage in verschiedenen Fragestellungen relevanten Messwerte weiter verarbeiten zu können, ist es essentiell, dass die Bedeutung der Messwerte definiert und spätestens zum Zeitpunkt der Auswertung der Messwerte bekannt ist. Vorteilhaft kann es dabei weiterhin sein, dass die Messwerte mit definierter und bekannter Bedeutung schon im Vorfeld, während oder als Ergebnis des Verfahrens so aufbereitet sind, dass sie in der Steuerungs-/Überwachungseinheit aber auch in anderen technischen Systemen weiterverarbeitet werden können.
Die Aufbereitung kann als Messwertstandardisierung aufgefasst werden. Die Messwertstandardisierung bringt dabei auch den Vorteil mit sich, dass Messwerte aus verschiedenen Kompressoranlagen ohne kompressoranlagenspezifische Anpassungen der für die Messwertverarbeitung vorgesehenen Routinen verarbeitet werden können.
Nach einem ganz konkreten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Messwertstandardisierung dabei dadurch, dass dem Messwert selbst eine Kontextinformation zugeordnet wird, so dass der Kontext des Messwerts spätestens zum Zeitpunkt der Auswertung des Messwerts definiert ist.
Der Kontext des Messwertes kann unmittelbar oder mittelbar den Ort der
Messwerterfassung und/oder das Medium (z. B. Öl, Druckluft, Umgebungsluft, Kühlwasser, etc.), auf das sich der Messwert bezieht, definieren.
Eine mittelbare Kontextinformation kann dabei in Ausnahmefällen auch über eine Namensdefinition erfolgen, nämlich dann, wenn diese hinreichend eindeutig ist. Dies mag nachfolgendes Beispiel untermauern : Hat beispielsweise der Hersteller KAESER festgelegt, dass pN stets den Maschinenaustrittsdruck bezeichnet, so ist über diese Konvention mittelbar der Ort der Messwerterfassung festgelegt, mithin der Kontext für den Messwert Druck festgelegt. Allerdings ist zu berücksichtigen, dass eine Namensdefinition nur eine sehr weiche Festlegung der Bedeutung eines Messwertes ist, da es sehr wahrscheinlich ist, dass die Namensdefinition von verschiedenen Personen unterschiedlich angewendet bzw. interpretiert wird, so dass ein eindeutiger Kontext für den Messwert über eine Namensdefinition nicht unbedingt gewährleistet werden kann. Darüber hinaus kann ein Messwert mehrere sich nicht unbedingt widersprechende Bedeutungen haben, die sich kompressoranlagenspezifisch oder komponentenspezifisch ändern können. Eine bevorzugte Kontextinformation legt den Ort der Messwerterfassung unmittelbar, beispielsweise unter Rückgriff auf ein Modell der Komponente oder der
Kompressoranlage fest.
Unter einer Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutine sollen ganz generell unterschiedliche Steueraufgaben, Überwachungsaufgaben, Diagnoseaufgaben oder Auswertaufgaben verstanden werden.
Sofern davon gesprochen wird, dass die Kompressoren und Peripheriegeräte in einer vorbestimmten Konfiguration angeordnet bzw. verschaltet sind, so soll dies in dem Sinne verstanden werden, dass hiervon auch mehrere wechselnde Zustände, beispielsweise eine durch Umschaltung eines Ventils, eines Schalters erzielbare alternative Konfiguration mit umfasst ist. Eine vorbestimmte Konfiguration ist insofern die Menge aller denkbaren Konfigurationen, die die Kompressoranlage in unterschiedlichen Betriebszuständen einnehmen kann. Eine Konfiguration kann beispielsweise in Gestalt eines R&I-Schemas definiert sein und insofern die Wirkzusammenhänge der Kompressoren und Peripheriegeräte bzw. der Elemente einer Komponente aus unterschiedlichen
Betrachtungswinkeln bzw. in unterschiedlichen Domänen erfassen, wobei für die Verwirklichung der Erfindung die Erfassung der Wirkzusammenhänge in einer Domäne, aus einem Blickwinkel selbstverständlich ausreichend ist. Als mögliche Domäne bzw. mögliche Betrachtungsblickwinkel kommen beispielsweise, aber nicht abschließend, die drucklufttechnischen Wirkzusammenhänge, die in einem R&I-Schema im engeren Sinne, insbesondere einem Druckluft-R&I-Schema wiedergegeben werden können, die wärmerückgewinnungsbezogenen
Wirkzusammenhänge, die in einem R&I-Schema im engeren Sinne, insbesondere in einem Wärmerückgewinnungs-R&I-Schema wiedergegeben werden können, die kühlwasserkreislaufbezogenen Wirkzusammenhänge, die in einem R&I-Schema im engeren Sinne, insbesondere in einem Kühlwasserkreislauf-R&I-Schema wiedergegeben werden können, sowie die stromversorgungsbezogenen
Wirkzusammenhänge, die in einem elektrischen Schaltplan wiedergegeben werden können, in Betracht.
Ein R&I-Schema im Sinne der vorliegenden Erfindung kann sich darüber hinaus abstrahiert auf die grundlegenden Wirkzusammenhänge in Betrachtung aus einer Blickrichtung/aus einer Domäne beschränken und muss insofern nicht sämtliche Details eines möglicherweise ansonsten üblichen R&I-Schemas umfassen. Anstelle des Begriffs R&I-Schema kann insofern auch eine graphische Darstellung der Wirkzusammenhänge in einem bestimmten Blickwinkel/in einer bestimmten Domäne verstanden werden, wie beispielsweise eine graphische Darstellung der drucklufttechnischen Wirkzusammenhänge, eine graphische Darstellung der wärmerückgewinnungsbezogenen Wirkzusammenhänge. Es handelt sich insofern um ein Fließschema, das den Fluss von Energie und/oder Betriebsmitteln und/oder Druckluft zwischen den einzelnen Kompressoren und den einzelnen Peripheriegeräten bzw. zwischen den einzelnen Elementen einer Komponente wiedergibt.
Das R&I-Schema bzw. Teilinformationen eines R&I-Schemas, nämlich
welche Komponenten bzw. Elemente sind involviert,
welche Verknüpfungen bzw. Verschaltungen stehen zwischen zumindest einem Teil der Komponenten bzw. zumindest einem Teil der Elemente sowie wo liegen vordefinierte Messstellen, können vom Hersteller der Komponenten bzw. der Elemente und/oder vom Anlagenbauer und/oder vom Anlagenbetreiber, beispielsweise über eine Datei zur Verfügung gestellt werden.
In einer möglichen Ausgestaltung kann der Messwerterfassungsschritt das messtechnische unmittelbare Erfassen eines Messwertes und/oder das
Zurückgreifen auf bereits vorhandene, insbesondere gespeicherte Messwerte umfassen. Bei den bereits vorhandenen, gespeicherten Messwerten kommen einerseits Messwerte aus der unmittelbar gegenständlichen Kompressoranlage oder externe Messwerte in Betracht. Externe Messwerte können Vergleichsdaten anderer Kompressoranlagen oder Umgebungsdaten, wie beispielsweise Luftfeuchtigkeit, Lufttemperatur der Außen- oder Umgebungsluft sein.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Messwerterfassungsschritt neben der unmittelbaren messtechnischen Erfassung der Messwerte auch die Abspeicherung dieser Messwerte in einer zugeordneten Datenbank, die in einer oder mehreren Komponenten, in der Kompressoranlage oder extern implementiert sein kann.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Standardisierung des Messwerts durch Zuordnen einer Kontextinformation konkret die eindeutige Zuordnung des Ortes einer Messwerterfassung und/oder des Mediums, auf das sich der Messwert bezieht (z. B. Öl, Druckluft, Umgebungsluft, Kühlwasser, etc.) zu einem Messwert innerhalb eines erfindungsgemäßen Zuordnungsschrittes. Im Kontext der vorliegenden Anmeldung sei unter Ort der Messwerterfassung stets der reale Ort zu verstehen, an dem ein Messwert erfasst wird, wohingegen die Bezeichnung Messstelle stets die Verortung dieses realen Ortes innerhalb eines Ausgangsmodells bedeuten soll . Sofern von der Zuordnung des Ortes einer Messwerterfassung die Rede ist, so kann dies so verstanden werden, dass dem Messwert konkret ein Ort, aber auch zwei oder mehrere Orte zugeordnet werden können. Gleichfalls ist unter Zuordnung des Mediums, auf das sich der Messwert bezieht, zu verstehen, dass sowohl ein einziges Medium als auch zwei oder mehrere Medien als Kontextinformation einem Messwert zugeordnet werden können.
In einer besonders konkreten Weiterbildung wird der Ort der Messwerterfassung durch ein oder mehrere Ausgangsmodelle der konkreten Kompressoranlage bzw. vergleichbarer Kompressoranlagen und/oder ein oder mehrere Ausgangsmodelle der konkreten Komponenten bzw. vergleichbarer Komponenten definiert.
Diese Ausgangsmodelle können beispielsweise durch die vorerwähnten R&I- Schemata der Kompressoranlage bzw. der vorerwähnten R&I-Schemata der entsprechenden Komponenten definiert sein.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass spätestens unmittelbar vor oder für den Verwertungsschritt der Messwert selbst,
die Zuordnung des Messwertes zu einer Kontextinformation bzw. einer Messstelle und
das Ausgangsmodell, anhand dessen die Kontextinformation bzw. die
Messstelle definiert sind, bekannt sind und insofern in der nachfolgenden Steuer-, Überwachungs-,
Diagnose- oder Auswertroutine Berücksichtigung finden.
Insofern ist für eine valide Interpretation standardisierter Messwerte notwendig, nicht nur den Messwert selbst sowie die Zuordnung des Messwertes zu einer Kontextinformation bzw. einer Messstelle zu kennen, sondern auch das in Bezug genommene Ausgangsmodell zu kennen, in dem die Messstelle bzw. anhand dessen die Kontextinformation definiert ist. In konkreten Ausführungsformen könnten beispielsweise alle drei Bestandteile (Messwert, Zuordnung und Modell) in einer Steuerungs-/Überwachungseinheit gespeichert sein, wobei gleichzeitig auch die Auswertung bzw. der nachfolgende Verwertungsschritt in dieser
Steuerungs-/Überwachungseinheit erfolgt. Alternativ können die drei Bestandteile (Messwert, Zuordnung, Modell) aus der Steuerungs-/Überwachungseinheit ausgelesen werden, um die derart standardisierten Messwerte in externen Systemen, die nicht unter Kontrolle der Steuerungs-/Überwachungseinheit stehen müssen, mit Routinen zur Überwachung (Diagnose, Voraussage eines Wartungstermins bzw. Predictive Maintenance, etc.) auszuwerten.
Dabei sind bevorzugtermaßen mehrere Alternativen für die Festlegung des Ortes der Messwerterfassung denkbar. In einer ersten denkbaren Variante wird dem Messwert eine vorkonfigurierte Messstelle an einer Komponente bzw. an einem Element einer Komponente zugewiesen, wobei eine Verknüpfung der Komponente mit anderen Komponenten bzw. eine Verknüpfung der Elemente mit anderen Elementen keine Berücksichtigung findet. In einer zweiten Variante wird gegenüber der Festlegung nach der ersten Variante zusätzlich gestattet, dass die Messstelle an einer Komponente bzw. an einem Element einer Komponente frei konfigurierbar ist, wobei eine Verknüpfung der Komponente mit anderen
Komponenten bzw. eine Verknüpfung der Komponente mit andere Komponenten auch hier keine Berücksichtigung findet. In einer dritten Variante ist die
Verschaltung der Komponenten über ein Ausgangsmodell der Kompressoranlage bzw. die Verschaltung der Elemente über ein Ausgangsmodell der Komponente bekannt. Dem Messwert wird in dieser dritten Variante eine vorkonfigurierte Messstelle in diesem Ausgangsmodell zugewiesen. In einer vierten Variante kann schließlich dem Messwert eine frei konfigurierbare Messstelle im Ausgangsmodell, das die miteinander verknüpften Komponenten bzw. die miteinander verknüpften Elemente berücksichtigt, zugeordnet werden. Die Zuordnung einer
Kontextinformation zu einem Messwert kann bevorzugtermaßen über eine
Zuordnungstabelle erfolgen.
Die Zuordnung über eine Zuordnungstabelle kann allgemein in der Weise verstanden werden, dass die Liste oder Menge von Zuordnungen nicht
unmittelbar exakt in Tabellenform wie beispielsweise in einer Excel-Tabelle vorliegen muss, sondern auch in Formaten wie XML oder JSON repräsentiert sein kann.
Durch die Angabe der Messstelle, auf die sich ein Messwert bezieht, in Gestalt der zugeordneten Kontextinformation und dadurch, dass das der Kontextinformation zugrunde liegende Modell bekannt ist, kann der so standardisierte Messwert in späteren Auswertroutinen bzw. Analyseschritten korrekt ausgewertet bzw. analysiert und in weiteren Routinen zugrunde gelegt werden.
Bestandteile des Ausgangsmodells einer Kompressoranlage sind dabei a) mindestens eine Komponente,
b) ggf. Verknüpfungen bzw. Verschaltungen zwischen zumindest einem Teil der Komponenten (es kann auch Komponenten ohne Verknüpfung geben) sowie c) ggf. Messstellen. Hinsichtlich der Festlegung des Modells sei bemerkt, dass sowohl a), b) oder c) vorbestimmt/vorgegeben sein können, aber auch ganz oder teilweise vor, bei oder nach Inbetriebnahme der Kompressoranlage festgelegt werden können. Rein beispielhaft wird auf die EP 13159618 verwiesen. Dort wird u .a . vorgeschlagen, ein Modell der Kompressoranlage dadurch festzulegen, dass der Nutzer/Anlagenbauer bei Inbetriebnahme über einen Editor das gegebene R&I-Schema in die Steuer-/Überwachungseinheit eingibt.
Hinsichtlich des Ausgangsmodells einer Komponente ist folgendes zu bemerken : Die Bestandteile des Ausgangsmodells einer Komponente umfassen a) mindestens ein Element,
b) ggf. Verknüpfungen bzw. Verschaltungen zwischen zumindest einem Teil der Elemente (es kann auch Elemente ohne Verknüpfungen geben) sowie c) ggf. Messstellen.
Das Ausgangsmodell einer Komponente kann, was a), b) oder c) anbelangt vorbestimmt/vorgegeben sein, es kann aber auch ganz oder teilweise, bei oder nach Inbetriebnahme der Kompressoranlage definiert werden. Ein konkretes Beispiel könnte wie folgt ausgestaltet sein : In der Steuer-/Überwachungseinheit sind allgemeine Komponentenmodelle (d . h. Komponentenmodelle, die auf viele Anwendungen passen) hinterlegt. Der Betreiber der Kompressoranlage kann die Komponentenmodelle durch Hinzufügen oder Entfernen von
Elementen,
Verknüpfungen/Verschaltungen,
Messstellen so anpassen, dass sie für die konkreten Komponenten in der Kompressoranlage zutreffend/anwendbar sind.
Unabhängig davon, ob die Zuordnung einer Kontextinformation über eine
Zuordnungstabelle oder anderweitig erfolgt, ist festzuhalten, dass für die konkrete Festlegung der Zuordnung der Kontextinformation zu einem Messwert, insbesondere anhand eines Ausgangsmodells, unterschiedliche Varianten denkbar sind . Keineswegs abschließend, jedoch beispielsweise, seien folgende denkbare Varianten genannt: Der Betreiber einer Kompressoranlage ordnet die Kontextinformationen von Messwerten manuell zu. Dies könnte z. B. bei der Inbetriebnahme geschehen. Die Kontextinformation wird vom Anlagenbauer (oder Komponentenhersteller) beispielsweise über eine Datei, zur Verfügung gestellt.
Eine Komponente, also ein Kompressor oder ein Peripheriegerät überträgt selbst, zusätzlich zu den Messwerten, die Kontextzuordnung (und falls notwendig auch das Ausgangsmodell, in dem die Kontextinformation definiert ist), an die Steuer-/Überwachungseinheit.
Die im Messwerterfassungsschritt erfassten Messwerte können physikalische oder logische Größen umfassen, beispielsweise von Sensoren erfasste Werte innerhalb der Kompressoranlage bzw. innerhalb der Komponenten und/oder von Sensoren erfasste Werte außerhalb der Kompressoranlage (z. B. öffentliche Klima-Datenbank, Wetterstation, Umgebungsluft-Thermometer, von anderen Kompressoranlagen zur Verfügung gestellte Messwerte, o.ä. und/oder Aktuatorstellungen und/oder Bereitschaftszustände von Maschinen und/oder Betriebszustände und/oder Regelgrößen.
Obwohl dies in keinem Fall zwingend und in datentechnischer Hinsicht sogar nachteilig sein kann, ist es selbstverständlich möglich, den Messwert selbst und die zugeordnete Kontextinformation gemeinsam als Datenpaar abzuspeichern. Wesentlich eleganter könnte es allerdings sein, Messwerte und zugeordnete Kontextinformation erst im Schritt der Auswertung, Analyse, etc., also dann, wenn eine konkrete Verwertungsanforderung der Messwerte vorliegt,
zusammenzuführen.
In einer möglichen Ausgestaltung ist es denkbar, dass als weitere Kontextinformation auch der zum Zeitpunkt der Datenerfassung übergeordnete Zustand der Kompressoranlage und/oder einzelner Komponenten dem bzw. den jeweiligen Messwerten zuordenbar ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass nicht undifferenziert Messwerte eines Kompressors im Anlaufverhalten mit Messwerten eines Kompressors im stabilen Betriebszustand verglichen werden, ohne dass diese unterschiedlichen Randbedingungen bei einem derartigen Vergleich ebenfalls Berücksichtigung finden. Der übergeordnete Zustand der Kompressoranlage kann beispielsweise auch dadurch berücksichtigt werden, dass als weitere Kontextinformation dem oder den Messwerten auch ein oder mehrere andere Messwerte der Kompressoranlage zu diesem Zeitpunkt zugeordnet werden, aus dem sich der Zustand der Kompressoranlage bzw. ein Teilzustand der Kompressoranlage ableiten lassen. Ist dieser weitere Messwert bzw. sind diese weiteren Messwerte beispielsweise mit einem Zeitstempel versehen, so kann die Zuordnung dieses weiteren bzw. dieser weiteren Messwerte zu dem betrachteten Messwert auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, da dann zum betrachteten Messwert Messwerte mit gleichem oder vergleichbarem Zeitstempel in Betracht gezogen und zugeordnet werden können.
Während vorstehend beschrieben wurde, dass einem Messwert mehrere
Kontextinformationen im Rahmen eines (einzigen) Modells zugeordnet werden können, ist es in einer weiteren möglichen Ausgestaltung auch denkbar, dass einem Messwert gleichzeitig in mehreren Ausgangsmodellen ein Kontext zugeordnet werden kann. Beispielsweise könnte man sich vorstellen, dass für einen stationären, öleingespritzten Schraubenkompressor gleichzeitig ein
Ausgangsmodell (Komponenten-Ausgangsmodell) für den reinen Luftkreislauf und ein Ausgangsmodell (Komponenten-Ausgangsmodell) für den reinen Ölkreislauf existieren. Für die Standardisierung des Messwerts der Verdichtungsendtemperatur (VET) würde man dann in beiden Ausgangsmodellen denselben Messwert dem Kontext„Temperatur auf der Druckseite des Verdichterblocks" zuordnen.
In einer konkret bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Messwert auch einen Zeitstempel. Die Verknüpfung mit einem Zeitstempel bzw. die kontinuierliche zeitliche Erfassung ermöglichen Aussagen über die Entwicklung einzelner
Messwerte bzw. der betreffenden Komponenten oder auch der gesamten
Kompressoranlage zu ziehen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weiterhin vorgesehen sein, dass in einem Erstaufbereitungsschritt des Messwerts überprüft wird, ob der Messwert inklusive Größenart und (physikalischer) Einheit erfasst ist und, falls nicht, dem Messwert in diesem ersten Aufbereitungsschritt Größenart und Einheit, insbesondere auf einem hinterlegten Ausgangsmodell, manuell oder automatisch durch eine Zuweisungstabelle, zugeordnet werden.
Weiterhin wird es als bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens angesehen, wenn, insbesondere von der Steuer-/Überwachungseinheit auch eine Historie von Ausgangsmodellen und/oder eine Historie von Kontextzuordnungen abgelegt wird, um zu hinterlegen, welche Ausgangsmodelle bzw. welche Kontextzuordnungen zu einem jeweils gegebenen Zeitpunkt gültig waren. Auf diese Weise lässt sich für jeden mit einem bestimmten Zeitstempel erfassten Messwert ermitteln, welche Bedeutung bzw. welche Kontextinformation einem Messwert auf Basis einer Kombination aus der für diesen Zeitstempel gültigem Ausgangsmodell mit der für diesen Zeitstempel gültigen Kontextzuordnungen zukommen muss.
Die Erfindung betrifft weiterhin noch eine Kompressoranlage umfassend mehrere Komponenten, nämlich ein oder mehrere Kompressoren und ein oder mehrere Peripheriegeräte, sowie eine Steuer-/Überwachungseinheit, wobei die Kompressoren und Peripheriegeräte in einer vorbestimmten Konfiguration angeordnet bzw. verschaltet sind,
- wobei die Steuer-/Überwachungseinheit eine Messwerterfassungseinheit
aufweist bzw. mit einer Messwerterfassungseinheit zusammenwirkt, die zur Erfassung von Messwerten innerhalb der Kompressoranlage oder der
Komponenten ausgebildet ist,
- wobei Steuer-/Überwachungseinheit weiterhin eine Zuordnungseinheit umfasst bzw. mit einer Zuordnungseinheit zusammenwirkt, die dazu ausgebildet ist, den erfassten Messwerten jeweils eine Kontextinformation zuzuordnen, um die Messwerte zu standardisieren
- und wobei die Steuer-/Überwachungseinheit eine Schnittstelle umfasst, um die durch die Kontextinformation standardisierten Messwerte weiterzugeben bzw. selbst in nachfolgenden Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutinen einzusetzen.
Die Erfindung wird nachstehen auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hier zeigen :
Figur 1 eine beispielhafte Konfiguration einer Kompressoranlage, die mit erfindungsgemäßen Steuer-/Überwachungseinheit zusammenwirkt.
Figur 2 ein Ausgangsmodell, das die Kompressoranlage in ihrer konkret gegebenen Konfiguration in Gestalt eines R&I-Schemas darstellt. Figur 3 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines mittelbar definierten
Ortes einer Messwerterfassung über eine Namensdefinition.
Figur 4 ein Ausgangsmodell zur Festlegung der Kontextinformation bei einem stationären, öleingespritzten Schraubenkompressor gemäß einer ersten Variante.
Figur 5 eine Veranschaulichung der Zuordnung von Messwerten zu
konfigurierten Messstellen einer Komponente, wie anhand von Figur 4 veranschaulicht.
Figur 6 ein Ausgangsmodell zur Festlegung der Kontextinformation bei einem stationären, öleingespritzten Schraubenkompressor gemäß einer zweiten Variante.
Figur 7 vereinfachtes R&I-Schema als Ausgangsmodell eines stationären, öleingespritzten Schraubenkompressors ohne Anbautrockner.
Figur 8 vereinfachtes R&I-Schema als Ausgangsmodell eines stationären, öleingespritzten Schraubenkompressors mit Anbautrockner.
In Figur 1 ist eine beispielhafte Konfiguration einer Kompressoranlage veranschaulicht, die mit einer Steuer-/Überwachungseinheit zusammenwirkt. Die beispielhaft veranschaulichte Kompressoranlage umfasst drei parallel zueinander angeordnete Kompressoren 11, 12, 13. Jedem Kompressor 11, 12, 13 ist eindeutig ein Filter 14, 15, 16 zugeordnet, der jeweils stromabwärts des zugeordneten Kompressors 11, 12, 13 angeordnet ist. Stromabwärts der Filter 14, 15, 16 sind zwei Trockner 19, 20 angeschlossen. Die Druckluft stromabwärts des ersten Filters soll immer über den ersten Trockner 19 strömen. Die Druckluft stromabwärts des zweiten Filters kann über zwei Ventile 17, 18 entweder über den ersten Trockner 19 oder über den zweiten Trockner 20 geleitet werden. Die beiden Ventile 17, 18 sind derart ausgestaltet bzw. angesteuert, dass sie niemals gleichzeitig geöffnet sind, also bei Öffnung des ersten Ventils 17 das zweite Ventil 18 geschlossen bleibt bzw. bei Öffnung des zweiten Ventils 18 das erste Ventil 17 geschlossen bleibt. Stromabwärts der beiden Trockner 19, 20 ist ein Druckluftspeicher 21 angeordnet. Abstromseitig des Druckluftspeichers 21 ist noch ein Drucksensor 28 angeordnet zur Erfassung des dort gegebenen Betriebsdrucks.
Zum Steuern und/oder Überwachen der Kompressoranlage ist eine Steuer-/Über- wachungseinheit 22 vorgesehen, die mit den Kompressoren 11, 12, 13 sowie den Filtern 14, 15, 16, den Ventilen 17, 18, den Trocknern 19, 20, dem Druckluftspeicher 21 sowie dem Drucksensor 28 in Wirkverbindung steht. Die Filter 14, 15, 16, die Ventile 17, 18, die Trockner 19, 20 der Druckluftspeicher 21 sowie der Drucksensor 28 bilden hierbei Peripheriegeräte der Kompressoranlage. Zusammen mit den Kompressoren 11, 12, 13 bilden diese Peripheriegeräte die Komponenten der Kompressoranlage.
Die Steuer-/Überwachungseinheit 22 steht weiterhin noch mit einem Speicherabschnitt 24 sowie einem Editor 23 in Wirkverbindung. Der Speicherabschnitt 24 und/oder der Editor 23 können jedoch auch integraler Bestandteil der Steuer-/ Überwachungseinheit 22 sein. Die Steuer-/Überwachungseinheit 22 kann dabei Steuerfunktionen, Überwachungsfunktionen oder Steuer- und Überwachungsfunktionen erfüllen.
Unter Überwachung soll vorliegend jegliche Form der Auswertung verstanden werden, also neben einer Überwachung auf Fehlfunktionen, unübliche
Betriebszustände, Alarmsituationen etc. auch eine Diagnose, insbesondere bei einer bereits vorliegenden Fehlermeldung, eine Analyse bzw. Auswertung, beispielsweise im Hinblick auf eine Optimierung oder eine Auswertung zur Prognose eines nächsten Wartungstermins (Predictive Maintenance).
Die Steuer-/Überwachungseinheit 22 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Messwerterfassungseinheit 25 sowie eine Zuordnungseinheit 26, die hier beide Bestandteile der Steuer-/Überwachungseinheit 22 sind. Es ist allerdings auch möglich, in anderen Ausführungsbeispielen die Messwerterfassungseinheit 25 ganz oder teilweise getrennt von der Steuer-/Überwachungseinheit 22 vorzusehen. Des Weiteren ist es auch möglich, die Zuordnungseinheit 26 vollständig oder zumindest teilweise getrennt von der Steuer-/Überwachungseinheit 22 vorzusehen. In der vorliegenden Ausführungsform erfasst die Steuer-/Überwachungseinheit 22 im Betrieb der Kompressoranlage bzw. im Betrieb der Komponenten, in Anlauf- und/oder Abschaltphasen oder in Ruhezuständen Messwerte innerhalb der Kompressoranlage bzw. innerhalb der Komponenten. Als Messwerte können unterschiedliche Daten in Betracht kommen, nämlich physikalische Größen oder hiervon abgeleitete Größen bzw. auch logische Größen, beispielsweise von Sensoren erfasste Werte innerhalb der Kompressoranlage bzw. innerhalb der Komponenten und/oder von Sensoren erfasste Werte außerhalb der Kompressoranlage (z. B. öffentliche Klima-Datenbank, Umgebungsluft-Thermometer, Messwerte anderer Kompressoranlagen, von Druckluftverbrauchsaggregaten übermittelte Messwerte, etc. ) und/oder Aktuatorstellungen und/oder Bereitschafts- zustände von Maschinen und/oder Betriebszustände und/oder Regelgrößen.
Mit der Messwerterfassungseinheit 25 erfasst die Steuer-/Überwachungseinheit 22 derartige Messwerte, sei es durch tatsächliche Messung innerhalb der Kompressoranlage bzw. durch Übermittlung von den Komponenten an die Steuer-/Über- wachungseinheit, sei es durch gezielte Abfrage an einzelnen Komponenten innerhalb der Kompressoranlage oder durch gezielte Abfrage von Messwerten beispielsweise in Datenbanken extern der Kompressoranlage bzw. in der Kompressoranlage zugeordneten Datenbanken. Der Messwert als solches ist jedoch für eine nachfolgende Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutine unbrauchbar, sofern nicht seine Messwertbedeutung festliegt, dem Messwert also eine Kontextinformation zugeordnet werden kann. Aus diesem Grund erfolgt in der Zuordnungseinheit 26 eine Zuordnung der Kontextinformation zu einem Messwert, um diesen Messwert zu standardisieren.
Eine derartige Zuordnung in einem Zuordnungsschritt kann vorher gleichzeitig mit oder nach der Messwerterfassung erfolgen. Durch Kennzeichnung des Messwertes mit einer Kontextinformation kann dieses Datenpaar als standardisierter Messwert im nachfolgenden Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutinen Berücksichtigung finden. Die Kontextinformation definiert eine Zuordnung des Ortes einer Messwerterfassung und/oder des Mediums, auf das sich der Messwert bezieht.
In einer konkreten bevorzugten Ausgestaltung finden bei der Zuordnung des Ortes der Messwerterfassung und/oder des Medium, auf das sich der Messwert bezieht, ein oder mehrere Ausgangsmodelle der konkreten Kompressoranlage bzw. vergleichbarer Kompressoranlagen Berücksichtigung. Nur wenn der Kontext, in dem der Messwert ermittelt wurde, bekannt ist, kann sinnvoll mit dem gewonnenen Messwert umgegangen werden.
Die Kompressoranlage nach Figur 1 lässt sich beispielsweise in einem R&I- Schema nach Figur 2 beschreiben. Das R&I-Schema nach Figur 2 bildet insofern ein Ausgangsmodell für die Kompressoranlage nach Figur 1, indem es die
Wirkzusammenhänge innerhalb der Kompressoranlage festlegt. Wird eine Messwerterfassung innerhalb eines derartigen Modells, wie es das R&I-Schema nach Figur 2 definiert, verortet, ist die Kontextinformation des Messwertes klar und insofern die Bedeutung des Messwertes festgelegt.
Obwohl ein Ausgangsmodell in Gestalt eines R&I-Schemas, wie es in Figur 2 für die Kompressoranlage nach Figur 1 wiedergegeben ist, ein besonders geeignetes Modell definiert, um eine möglichst präzise Kontextinformation für einen Messwert zu geben, sind auch schwächere Kontextinformationen, die den Ort der Messwerterfassung kodieren, denkbar und sinnvoll. Eine erste denkbare
Kodierung könnte über eine Namensdefinition erfolgen, allerdings nur dann, wenn diese Namensdefinition hinreichend eindeutig ist.
Dies soll nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 3 erläutert werden. Hat beispielsweise der Hersteller KAESER festgelegt, dass pN stets den
Maschinenaustrittsdrucks bezeichnen soll, so ist über diese Namensdefinition mittelbar der Ort der Messwerterfassung festgelegt, mithin der Kontext für den Messwertdruck definiert.
In Figur 3 sind allerdings zwei Varianten für Kompressoren veranschaulicht, die beide zunächst ein Einlassventil 29, einen Verdichterrblock 30 mit einem
Schraubenverdichter, stromabwärts des Verdichterblocks 30 einen Ölabscheider 31, der die erhitzte Druckluft an einen Luftkühler 32 weiterführt. In einem
Ölkreislauf 33 wird Öl zur Kühlung des Verdichterblocks 30 und zur
Gewährleistung eines Schmierfilms an der Schraube im Verdichterblock zugeführt, wobei das unter Druck erzeugten Druckluft beigemischte Öl im bereits erwähnten Ölabscheider 31 wieder abgeführt und an den Verdichterblock 30 rückgeführt wird, wobei ein über ein Thermoventil 34 einstellbarer Teilstrom über einen Ölkühler 35 zur Herabsetzung der Öltemperatur geführt werden kann. Die beiden in Figur 3 anhand eines R&I-Schemas veranschaulichten Kompressoren unterscheiden sich allerdings darin, dass der oben dargestellte Kompressor ohne internen Anbautrockner 36 (Variante A), der unten dargestellte Kompressor hingegen mit internem Anbautrockner 36 ausgestattet ist (Variante B).
Zwar wird über die Namenskonvention nun festgelegt, dass pN den Maschinenaustrittsdruck bezeichnet; ob allerdings die Druckluft zuvor durch einen Anbautrockner 36 des Kompressors (Variante B) geführt wurde oder nicht (Variante A), lässt sich über diese Namenskonvention nicht ableiten.
Insofern ist es sinnvoll, in einer präziseren Kontextinformation des am
Drucksensor 28 erfassten Messwertes auch das R&I-Schema des Kompressors - zumindest in groben Zügen - zu kodieren, so dass anhand dieser modellbasierten Kontextinformation klar ist, ob der am Drucksensor 28 erfasste Druck Druckluft misst, die durch einen Anbautrockner 36 (Variante B) geströmt ist oder vom Kompressor ohne Anbautrockner 36 ausgegeben wird (Variante A).
In Figur 4 ist ein vereinfachtes Modell zur Festlegung der Kontextinformation bei einem stationären, öleingespritzten Schraubenkompressor veranschaulicht, wobei hier die Wirkzusammenhänge zwischen den Einzelelementen Verdichterblock 30, Ölabscheider 31, Luftkühler 32, Eingang 37, Ausgang 38 nicht definiert sind. Bezogen auf das Element Verdichterblock 30 können sowohl auf der Saugseite als auch auf der Druckseite Druck und Temperatur erfasst werden (TSaug, Psaug, VET, Püruck) - Für den Ölabscheider 31 ist hingegen nur die Erfassung eines Drucks (p,), aber nicht z. B. die Erfassung einer Temperatur vorgesehen.
Die Standardisierung der Bedeutung von Messwerten geschieht nun dadurch, dass man einem Messwert eine oder mehrere Messstellen in dem Modell zur Standardisierung der Bedeutung von Messwerten zuordnet.
Das grundsätzliche Prinzip wird anhand von Figur 5 veranschaulicht. Die für eine Komponente erfassten Messwerte haben - spätestens nach einer ersten
Messwertaufbereitung - eine Standardisierung bezüglich des Inhalts erhalten, dass auch die physikalische Größenart (Druck, Temperatur, ...) und die Einheit (Pa, K, ...) bekannt sind. Den so in einem ersten Schritt aufbereiteten Messwerten Druck 1, Druck 2, Temperatur 1 soll nun eine Kontextinformation zugeordnet werden. Hierzu wird auf das Ausgangsmodell einer Komponente, konkret des stationären, öleingespritzten Schraubenkompressors nach Figur 4, zurückgegriffen, bei dem grundsätzlich für diese Komponente, nämlich einen stationären, öleingespritzten Schraubenkompressor ohne Anbautrockner, definiert ist, welche Messstellen grundsätzlich vordefiniert sind . Diese sind jeweils in Figur 5 im Feld„Kontextinformation" wiedergegeben. Es erfolgt nun eine Zuordnung des Messwertes bzw. der Messwerte, konkret Druck 1, Druck 2, Temperatur 1 zu einer im Ausgangsmodell der Komponente gemäß Figur 4 vordefinierten
Messstelle, wobei diese Zuordnung hier konkret durch eine Verbindungslinie zwischen dem jeweiligen Messwert und der Kontextinformation erfolgt. Durch diese Zuordnung des Messwertes zu einer vorgesehenen Messstelle im
Ausgangsmodell wird nun die Bedeutung des Messwerts bezüg lich des Kontexts definiert.
Hierbei ist zu beachten, dass ein Messwert auch zwei Messstellen zugewiesen werden kann (hier am Beispiel von„Druck 2" veranschaulicht). Bei einer Mehrfachzuordnung eines Messwerts zu Messstellen wird jeweils eine Teilbedeutung für einen Messwert zu gewiesen (hier konkret:„Druck stromabwärts des Luftkühlers" und„Maschinenausgangsdruck"). Bei dieser Art von Kontextinformation ist dies in vielen Fällen erforderlich, da in der Realität eine Messstelle auch zwischen zwei Komponenten sitzen kann (und somit mit beiden Komponenten im Zusammenhang steht). Legt man allerdings ein Ausgangsmodell nach Figur 4 zugrunde, so sind die Wirkzusammenhänge zwischen den Komponenten nicht modelliert.
Das anhand der Figur 4 erläuterte Verfahren zur Standardisierung der Bedeutung von Messwerten besitzt allerdings die Limitation, dass nur Messstellen, die im Ausgangsmodell nach Figur 4 vorgedacht wurden (Größenart an bestimmten Anschluss einer Komponente) für die Standardisierung von Bedeutung von Messwerten verwendet werden können. Um diese Limitation aufzuweichen, kann das Verfahren weiter vorsehen, dass eigene Messstellen in Ausgangsmodellen von Komponenten definiert werden können, um diese für die Standardisierung der Bedeutung von Messwerten zu verwenden. Es ist bei dieser Definition von Kontextinformation weiterhin zu beachten, dass die Komponenten vorab definiert sind und die Verknüpfung der Komponenten keine Berücksichtigung findet.
In einer Verbesserung der Standardisierung der Messwerte wird nun auf ein Ausgangsmodell für eine Komponente gemäß Figur 6 zurückgegriffen, bei dem nicht nur die Einzelelemente der Komponente selbst festgelegt sind, sondern auch die Verknüpfung zwischen den einzelnen Elementen definiert ist. Als konkretes Beispiel für ein entsprechendes Ausgangsmodell wurde hier wieder auf einen stationären, öleingespritzten Schraubenkompressor ohne Anbautrockner zurückgegriffen.
Wieder sind die vordefinierten Messstellen im Ausgangsmodell gekennzeichnet. Die Messstellen entsprechen den Messstellen in Figur 4. Allerdings ist in dem Ausgangsmodell, das nun auch die Wirkzusammenhänge der Einzelelemente kodiert, bereits die Information enthalten, dass pkait = PN ist und somit pka|t als vorkonfigurierte Messstelle entfallen kann. Der Zuordnungsschritt für einzelne Messwerte kann dann wie anhand von Figur 5 im Zusammenhang mit dem
Ausgangsmodell nach Figur 4 beschrieben erfolgen.
In einer weiteren Ausbaustufe des Ausgangsmodells nach Figur 5 ist es möglich, die Messstellen für eine Größenart an bestimmten Anschlüssen eines Elements frei zu konfigurieren.
Die Definition einer Messstelle und die Zuordnung erfasster Messwerte zu einer Messstelle anhand eines Ausgangsmodells wurden vorstehend anhand des Beispiels eines stationären, öleingespritzten Schraubenkompressors ohne Anbautrockner erläutert. Es versteht sich von selbst, dass dieses Vorgehen auch auf jegliche andere Komponente einer Kompressoranlage bzw. auf die Kompressoranlage selbst übertragen werden kann. Überträgt man das Ausgangsmodell nach Figur 4 für eine einzelne Komponente auf die gesamte Kompressoranlage, so wären wesentliche oder alle Komponenten einer Kompressoranlage ohne ihre konkreten Wirkzusammenhänge definiert. Es wären vorkonfigurierte Messstellen an den einzelnen Komponenten für verschiedene Messgrößen vordefiniert. Jeweils erfassten Messwerten könnte so in gleicher Weise eine Kontextinformation zugeordnet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, in einer Abwandlung nicht nur vorkonfigurierte Messstellen an den einzelnen Komponenten einer Kompressoranlage vorzusehen, sondern zuzulassen, dass entsprechende Messstellen frei konfiguriert werden können.
In einer abgewandelten Ausgestaltung sind für eine Kompressoranlage aber nicht nur die wesentlichen oder alle Komponenten festgelegt, sondern auch die
Wirkverbindungen zwischen den Komponenten bekannt, beispielsweise anhand eines R&I-Schemas, wie anhand einer beispielhaften Kompressoranlage nach Figur 2 veranschaulicht. Auch in diesem Fall können vorkonfigurierte Messstellen in einem entsprechenden Ausgangsmodell festgelegt sein. In einer weiteren Abwandlung ist es allerdings auch möglich, dass derartige Messstellen innerhalb des Ausgangsmodells frei konfiguriert werden können. Entscheidend ist, dass für jeweils erfasste Messwerte anhand derartiger Ausgangsmodelle eine konkrete Kontextinformation zugeordnet werden kann.
Die Anwendung standardisierter Daten ist grundsätzlich vielfältig. Standardisierte Messdaten können beispielsweise dafür genutzt werden, in Simulationsmodellen für den ersten Simulationsschritt einen Anfangswert vorgeben zu können,
bei einer Diagnoseroutine reale Messdaten mit über ein Modell abgeleiteten Daten zu vergleichen,
Analysen über die Zuverlässigkeit einzelner Komponenten bzw. der gesamten Kompressoranlage, beispielsweise unter dem Aspekt des Energieverbrauchs, durchzuführen,
eine Prognose für die Durchführung der nächsten Wartungsmaßnahmen unter möglichst akkuraten Messdaten aus der Vergangenheit zu erstellen, etc.
Insgesamt ist für die einzelfallunabhängige Analyse von dem Feld erfassten Messdaten (Sensorwerte, Kennwerte, etc.) Voraussetzung, dass jedem Datum eine wohl definierte Bedeutung und ggf. eine wohl definierte Einheit (z. B.
Temperatur in °C oder Druck in Pa) zugeordnet sind. Sind Bedeutung und/oder Einheit eines Datums unbekannt, ist eine Analyse, abgesehen von statistischen Analysen, grundsätzlich nicht möglich. Insbesondere können Analyseergebnisse nicht interpretiert werden. Durch Anwendung domänespezifischer Modelle wird es möglich, Messdaten eine wohl definierte Bedeutung bezüglich eines oder mehrerer Aspekte zuzuordnen. Dies geschieht, indem anhand eines domänespezifischen Modells der Ort der Messwerterfassung definiert wird. Durch Analyse des domänespezifischen Modells kann dann auf die Bedeutung eines Datums geschlossen werden.
Deutlich wird das, wenn man das R&I-Schema eines stationären, öleingespritzten Schraubenkompressors ohne Anbautrockner (vgl. Figur 7) mit dem R&I-Schema eines stationären, öleingespritzten Schraubenkompressors mit Anbautrockner (vgl. Figur 8) vergleicht. In beiden Kompressoren ist die gleiche Anzahl an Sen- soren verbaut. Die Sensoren sind auch gleich benannt. Allein aus der Benennung der Sensoren ist jedoch keine Bedeutung ableitbar. Dies wird am Sensor, der den Messwert TAus liefert, deutlich. Im Kompressor ohne Anbautrockner hat der Sensor die Bedeutung„Temperatur stromabwärts des Luftkühlers" und„Temperatur am Ausgang des Kompressors". Im Kompressor mit Anbautrockner hat der Sensor die Bedeutung„Temperatur stromabwärts des Trockners" und„Temperatur am Ausgang des Kompressors". Dieser Unterschied in der Bedeutung ist für die Analyse relevant. Die Zuordnung der entsprechenden Kontextinformation über ein definiertes Ausgangsmodell ist insofern entscheidend, um erfasste Messwerte sinnvoll in weiteren Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutinen einsetzen zu können.
Wie vorstehend beschrieben, ist es relevant, spätestens zum Zeitpunkt der Analyse von Messwerten die Bedeutung der Messwerte zu kennen. Für viele Anwendungen ist es jedoch nicht erforderlich, die Bedeutung eines Messwertes bereits zum Zeitpunkt der Messwerterfassung zu kennen. Die Information über den zeitlichen Wertverlauf eines Messwerts und
die Bedeutung eines Messwerts können getrennt voneinander erfasst und gespeichert werden.„Getrennt" kann hierbei sowohl zeitlich als auch örtlich zu verstehen sein (alternativ und kumulativ). Beispielhaft seien folgende Szenarien angegeben :
Unter Anwendung eines auf einem R&I-Schema beruhenden Ausgangsmodell der Kompressoranlage und mehrerer auf R&I-Schemata beruhender Ausgangsmodelle der Komponenten der Kompressoranlage wird die Messwertbedeutung bzw. die Kontextinformation der von der Steuer-/Überwachungseinheit erfassten Messwerte in der Steuer-/Überwachungseinheit oder extern, beispielsweise in einem Speicherabschnitt 24 hinterlegt. Das Hinterlegen der Kontextinformationen (Messwertbedeutungen) geschieht z. B. bei der Inbetriebnahme der Kompressoranlage bzw. bei der Inbetriebnahme der Steuer-/Überwachungseinheit. Die Kontextinformationen (Messwertbedeutungen) können z. B. in Form einer Tabelle in der Steuer-/Überwachungseinheit hinterlegt werden.
Die von der Steuer-/Überwachungseinheit erfassten Messwerte werden in der Steuer-/Überwachungseinheit typischerweise als Prozessabbild (Aktualwerte) und als Prozessdatenhistorie (historische Werte) gespeichert. Die Speicherung kann (muss aber nicht) ohne Kontextinformation (Information über die Messwertbedeutung) erfolgen, da in der Steuer-/Überwachungseinheit die Kontextinformationen jederzeit zur Verfügung stehen und den Messwerten zu einem gewünschten Zeitpunkt zugeordnet werden können. Die Zuordnung von Kontextinformationen zu einem Messwert geschieht in einer möglichen Ausgestaltung über eine Zuordnungstabelle. In der Zuordnungstabelle ist gespeichert, welche Kontextinformation den Messwerten zugeordnet sind. Dabei kann ein und derselbe Messwert gleichzeitig mehrere (widerspruchsfreie) Bedeutungen haben und ein und dieselbe Bedeutung kann selbstverständlich mit mehreren Messwerten verbunden sein.
Eine Doppelbelegung von Messwertbedeutungen kann sinnvoll sein, wenn die Zuverlässigkeit oder die Genauigkeit der Messwerterfassung erhöht werden soll. Fällt beispielsweise einer von zwei Sensoren zur Messwerterfassung aus, kann der Messwert des anderen Sensors zur Weiterverarbeitung verwendet werden. Stehen Messwerte beider Sensoren, die letztendlich Messwerte mit gleicher Messwertbedeutung erzeugen, zur Verfügung, kann durch Verrechnung (Mittelwertbildung, Maximalwertbildung, Minimalwertbildung) die Genauigkeit der Messwerterfassung erhöht werden.
Vor einer Verarbeitung von Messwerten werden, falls nicht schon bei der Speicherung geschehen, Messwerte und Kontextinformationen (Messwertbedeutungen) zusammengeführt. Durch das Zusammenführen von Messwerten und Kontextinformation ist unter Zuhilfenahme der Modelle, die zur Definition der
Kontextinformation verwendet wurden, eine automatische Auswertung möglich. Für die Auswertung werden Analyseroutinen verwendet.
Laufen die Analyseroutinen in der Steuerungs- und Überwachungseinheit, bzw. ist das System, welches die Analyseroutinen ausführt, datentechnisch an die
Steuerungs- und Überwachungseinheit angebunden, so ist eine automatische Auswertung auch in Echtzeit möglich.
Hinsichtlich der Entwicklung von Ausgangsmodellen für Kompressoranlagen wird auf die EP 13159618.1 verwiesen, die hiermit vollumfänglich in Bezug genommen wird. Gleichzeitig können die gemäß der vorliegenden Erfindung standardisierten Daten auch dazu beitragen, die in EP 13159618.1 beschriebene Festlegung von Wirkzusammenhängen zwischen Komponenten einer Kompressoranlage in Form eines R&I-Schemas noch zu verfeinern.
Die gemäß vorliegender Erfindung standardisierten Daten können auch in der Entwicklung abgeleiteter Modelle, wie in EP 13159616.5 beschrieben, Berücksichtigung finden, die hiermit vollumfänglich in Bezug genommen wird.
Obwohl die Erfindung anhand einer Kompressoranlage, also für Überdruck, beschrieben wurde, sind sämtliche Prinzipien auf eine Vakuumanlage, bei der anstelle von Kompressoren Pumpen zusammenwirken, übertragbar.
Bezugszeichenliste
11, 12, 13 Kompressoren
14, 15, 16 Filter
17, 18 Ventile
19, 20 Trockner
21 Druckluftspeicher
22 Steuer-/Überwachungseinheit
23 Editor
24 Speicherabschnitt
25 Messwerterfassungseinheit
26 Zuordnungseinheit
27 Schnittstelle
28 Drucksensor
29 Einlassventil
30 Verdichterblock
31 Ölabscheider
32 Luftkühler
33 Ölkreislauf
34 Thermoventil
35 Ölkühler
36 Anbautrockner
37 Eingang
38 Ausgang

Claims

Datenstandardisierung Ansprüche
1. Verfahren zum Steuern und/oder Überwachen einer Kompressoranlage
umfassend mehrere Komponenten, nämlich ein oder mehrere Kompressoren (11, 12, 13) und ein oder mehrere Peripheriegeräte (14 bis 21), sowie eine Steuer-/Überwachungseinheit (22),
wobei die Kompressoren (11, 12, 13) und Peripheriegeräte (14 bis 21) in einer bestimmten Konfiguration angeordnet bzw. verschaltet sind,
- wobei in einem Messwerterfassungsschritt Messwerte innerhalb der Kompressoranlage oder der Komponenten erfasst werden,
- wobei in einem Zuordnungsschritt dem oder den Messwerten vorher, gleichzeitig oder nach der Messwerterfassung jeweils eine Kontextinformation zugeordnet wird, um die Messwerte zu standardisieren, und
- wobei in einem Verwertungsschritt der oder die durch die Kontextinformation standardisierten Messwerte in einer Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutine Berücksichtigung finden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwerterfassungsschritt das messtechnische unmittelbare Erfassen eines Messwer¬ tes und/oder das Zurückgreifen auf gespeicherte Messwerte umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Messwerterfassungsschritt die messtechnisch unmittelbar erfassten Messwerte in einer zugeordneten Datenbank, die innerhalb der Komponenten, in der Kompressoranlage oder extern implementiert sein kann, abgespeichert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardisierung des Messwertes durch Zuordnen einer Kontextinformation konkret die eindeutige Zuordnung des Ortes einer Messwerter- fassung und/oder des Mediums, auf das sich der Messwert bezieht, um- fasst.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuordnung des Ortes der Messwerterfassung und/oder des Mediums, auf das sich der Messwert bezieht, ein oder mehrere Ausgangsmodelle der konkreten Kompressoranlage bzw. vergleichbarer Kompressoranlagen und/oder ein oder mehrere Ausgangsmodelle der konkreten Komponenten bzw. vergleichbarer Komponenten Berücksichtigung finden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass spätestens unmittelbar vor oder für den Verwertungsschritt
- der Messwert selbst,
- die Zuordnung des Messwertes zu einer Kontextinformation bzw. einer Messstelle und
- das Ausgangsmodell, anhand dessen die Kontextinformation bzw. die Messstelle definiert sind,
bekannt sind und insofern in der nachfolgenden Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutine Berücksichtigung finden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ort der Messwerterfassung in einem Ausgangsmodell der Kompressoranlage definiert ist,
- bei dem vordefinierte Messstellen an einzelnen nicht miteinander
verknüpften Komponenten definiert sind oder
- bei dem frei konfigurierbare Messstellen an einzelnen nicht miteinander verknüpften Komponenten definierbar sind oder
- bei dem vordefinierte Messstellen bei miteinander zu einer Kompressoranlage verknüpften Komponenten definiert sind oder
- bei dem frei konfigurierbare Messstellen innerhalb von zu einer Kompressoranlage verknüpften Komponenten definierbar sind.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
wobei die Komponenten der Kompressoranlage jeweils mehrere in
Wirkverbindung stehende Elemente (29 bis 36) umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Ort der Messwerterfassung in einem
Ausgangsmodell der Komponente(n) definiert ist,
- bei dem vordefinierte Messstellen an einzelnen nicht miteinander
verknüpften Elementen definiert sind oder
- bei dem frei konfigurierbare Messstellen an einzelnen nicht miteinander verknüpften Elementen definierbar sind oder
- bei dem vordefinierte Messstellen bei miteinander zu einer Kompressoranlage verknüpften Elementen definiert sind oder
- bei dem frei konfigurierbare Messstellen innerhalb von zu einer Kompressoranlage verknüpften Elementen definierbar sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung einer Kontextinformation zu einem Messwert über eine Zuordnungstabelle erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im Messwerterfassungsschritt erfassten Messwerte physikalische und/oder logische Größen, beispielsweise
- von Sensoren erfasste Werte innerhalb der Kompressoranlage bzw. innerhalb der Komponenten und/oder
- von Sensoren erfasste Werte außerhalb der Kompressoranlage (z. B. öffentliche Klima-Datenbank, Wetterstation, Umgebungsluft- Thermometer, o.ä.) und/oder
- Aktuatorstellungen und/oder
- Bereitschaftszustände von Maschinen und/oder
- Betriebszustände und/oder
- Regelgrößen
umfassen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Messwert und zugeordnete Kontextinformation gemeinsam als
Datenpaar abgespeichert werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Kontextinformation dem oder den Messwerten auch der zum Zeitpunkt der Datenerfassung übergeordnete Zustand der Kompressoranlage und/oder einzelner Komponenten zuordenbar ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert auch einen Zeitstempel umfasst.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Erstaufbereitungsschritt des Messwertes überprüft wird, ob der Messwert inklusive Größenart und Einheit erfasst ist und, falls nicht, dem Messwert in diesem ersten Aufbereitungsschritt Größenart und/oder Einheit, insbesondere basierend auf einem hinterlegten Ausgangsmodell, zugeordnet werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Historie von Ausgangsmodellen und/oder eine Historie von Kontextzuordnungen abgelegt wird, um zu hinterlegen, welche Ausgangsmodelle bzw. welche Kontextzuordnungen zu einem jeweils gegebenen Zeitpunkt gültig waren.
16. Kompressoranlage umfassend mehrere Komponenten, nämlich ein oder mehrere Kompressoren und ein oder mehrere Peripheriegeräte, sowie eine Steuer-/Überwachungseinheit,
wobei die Kompressoren (11, 12, 13) und Peripheriegeräte (14 bis 21) in einer vorbestimmten Konfiguration angeordnet bzw. verschaltet sind,
- wobei die Steuer-/Überwachungseinheit (22) eine Messwerterfassungs- einheit (25) aufweist bzw. mit einer Messwerterfassungseinheit (25) zusammenwirkt, die zur Erfassung von Messwerten innerhalb der Kompressoranlage oder der Komponenten ausgebildet ist,
- wobei Steuer-/Überwachungseinheit (22) weiterhin eine Zuordnungseinheit (26) umfasst bzw. mit einer Zuordnungseinheit (26) zusammenwirkt, die dazu ausgebildet ist, den erfassten Messwerten jeweils eine Kontextinformation zuzuordnen, um die Messwerte zu standardisieren
- und wobei die Steuer-/Überwachungseinheit (22) eine Schnittstelle (27) umfasst, um die durch die Kontextinformation standardisierten
Messwerte weiterzugeben bzw. selbst in nachfolgenden Steuer-, Überwachungs-, Diagnose- oder Auswertroutinen einzusetzen.
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