DE4334472A1 - Computer control of spinning plant - has fully instrumented machines providing operational state signals to data store which feeds computer programmed with expert systems to calculate correction values for optimum plant operation - Google Patents
Computer control of spinning plant - has fully instrumented machines providing operational state signals to data store which feeds computer programmed with expert systems to calculate correction values for optimum plant operationInfo
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- DE4334472A1 DE4334472A1 DE4334472A DE4334472A DE4334472A1 DE 4334472 A1 DE4334472 A1 DE 4334472A1 DE 4334472 A DE4334472 A DE 4334472A DE 4334472 A DE4334472 A DE 4334472A DE 4334472 A1 DE4334472 A1 DE 4334472A1
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- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01H—SPINNING OR TWISTING
- D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
- D01H13/32—Counting, measuring, recording or registering devices
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Zu standes spinntechnologisch wichtiger Teile von Spinnereimaschinen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring the parts of spinning machines that are important in terms of spinning technology and an apparatus for performing the method.
In der DOS 41 37 742 wird ein Verfahren und ein tragbares Endgerät zum Aufbauen einer Datenbasis beschrieben. Die Daten werden dabei erfaßt, in einer Datei zusammengefaßt und statistisch analysiert, um das Disponieren im Zusammenhang mit Wartungsarbeiten zu verbessern. Gemäß der DOS soll diese Datei aus Daten zusammengestellt werden, die während der Wartungsarbeiten vom Wartungsteam erfaßt werden.DOS 41 37 742 describes a method and a portable one Terminal described for building a database. The data are recorded, summarized in a file and statistically analyzed to the scheduling related to maintenance to improve. According to the DOS this file should are compiled from data used during maintenance work be recorded by the maintenance team.
Das gemäß dieser DOS vorgesehene Verfahren ist sicher sinnvoll. Die daraus entstehende Datei berücksichtigt aber nur einen Bruchteil der Informationen, die zur Verfügung stehen, und die Auswertung dieser Datei für die Bedienungsunterstützung ist in der DOS bloß angesprochen. Die DOS beinhaltet daher scheinbar nicht mehr als die Verlagerung einer Tätigkeit, die heute in einer gut geführten Spinnerei mit Papier und Bleistift durchgeführt wird, auf die Verwendung eines tragbaren Computers.The procedure provided by this DOS is safe sensible. However, the resulting file takes into account only a fraction of the information available stand, and the evaluation of this file for the operator support is only addressed in the DOS. The DOS therefore apparently does not include more than the relocation an activity that today takes place in a well-run spinning mill is done with paper and pencil on use a portable computer.
Gemäß DOS 40 31 419 werden ebenfalls Daten während der Wartungsarbeiten gesammelt.According to DOS 40 31 419, data is also stored during maintenance work collected.
Diese Erfindung sieht ebenfalls den Aufbau einer Datei als wichtiges Element des Systems vor. Die neue Datei kann sogar Daten beinhalten, die gemäß einem Verfahren nach DOS 41 37 742 gesammelt wurden. Sie beinhaltet aber noch viel mehr und steht auch in Verbindung mit Software (Pro grammen), die diese Daten für die Bedienungsunter stützung verwenden können.This invention also sees the structure of a file as important element of the system. The new file can even Include data according to a procedure DOS 41 37 742 were collected. But it still contains much more and is also related to software (Pro gram) that this data for the operating sub can use support.
Diese Erfindung stellt auch in gewissen Aspekten eine Wei terentwicklung der in den folgenden Patentanmeldungen fest gehaltenen Gedanken dar:This invention also presents a white in certain aspects Development of the in the following patent applications held thoughts:
- a) PCT-Patentanmeldung Wo 91/16481 (Obj. 2093)a) PCT patent application Wo 91/16481 (Obj. 2093)
- b) DE-Patentanmeldung Nr. 41 31 247 (Obj. 2260)b) DE patent application No. 41 31 247 (Obj. 2260)
- c) CH-Patentanmeldung Nr. 3272/91 (Obj. 2270)c) Swiss Patent Application No. 3272/91 (Obj. 2270)
- d) EP-Patentanmeldung Nr. 92107474.6 (Obj. 2219)d) EP patent application No. 92107474.6 (Obj. 2219)
Nach dieser Erfindung wird für mindestens einen und vor zugsweise jeden wichtigen Teil einer Spinnereimaschine der Zustand dieses Teils als Daten in einer Datei festgehalten. Diese Daten werden zumindest intermittierend, vorzugsweise mindestens periodisch und wenn möglich kontinuierlich bzw. quasi-kontinuierlich, auf den neusten Stand gebracht und zwar mittels eines Berechnungsprogramms, welches eine vor gegebene Beanspruchungsfunktion und die zutreffenden Be triebsbedingungen berücksichtigt. Diese Beanspruchungsfunk tion kann vom Komponenten- bzw. Maschinenhersteller festge legt werden. Ansätze für solche Funktionen sind zum Beispiel in DE-41 31 247 (Obj. 2260) und in DE-39 37 439 (Zinser) enthalten. Die Betriebsbedingungen sind zum Beispiel aus einem System nach unserer EP-Anmeldung 92 107 474.6 (Obj. 2219) entnehmbar. Die effektiven Betriebsbedingungen sind aber vorzugsweise nicht bloß nach Obj. 2219 sondern auch gemäß einer erweiterten "Sensorik nach CH 3272/91 (Obj. 2270) zu ermitteln. According to this invention, for at least one and before preferably every important part of a spinning machine State of this part recorded as data in a file. This data is at least intermittent, preferably at least periodically and if possible continuously or quasi-continuously, brought up to date and by means of a calculation program, which a given stress function and the applicable loading drive conditions taken into account. This stress radio tion can be specified by the component or machine manufacturer be placed. Approaches for such functions are, for example in DE-41 31 247 (Obj. 2260) and in DE-39 37 439 (Zinser) contain. The operating conditions are off, for example a system according to our EP application 92 107 474.6 (Obj. 2219) removable. The effective operating conditions are but preferably not just according to Obj. 2219 but also according to an extended "sensor system according to CH 3272/91 (Obj. 2270).
Der Inhalt der Datei ist nach den bevorzugten Ausführungen der Erfindung zu Analysen- bzw. Diagnoseprogrammen zugänglich, die zur Bedienungsunterstützung verwendet werden können. Die Resultate der Analysen bzw. Diagnosen können zum Beispiel dem Bedienungspersonal mittels eines Systems nach WO 91/16481 (Obj. 2093) zur Verfügung gestellt werden.The content of the file is according to the preferred designs accessible to analysis and diagnostic programs of the invention, that can be used to assist the operator. The results of the analyzes or diagnoses can be Example of the operating personnel using a system WO 91/16481 (Obj. 2093) can be provided.
Ein Diagnosemittel (z. B. in der Form eines Programms) dient zum Ermitteln des betroffenen Teils beim Feststellen einer Störung. Durch die Anwendung einer geeigneten Sensorik kann eine Störung vor dem "katastrophalen" Vorkommen eines Defektes prognostiziert werden, so daß nach dem Feststellen der Störung noch etwas Zeit bleibt, um geeignete Maßnahmen zu treffen, bevor der betroffene Teil nicht mehr einsatzfähig ist.A diagnostic tool (e.g. in the form of a program) is used to identify the affected part when it detects a Disorder. By using a suitable sensor system a malfunction before the "catastrophic" occurrence of a defect be forecast so that after finding The malfunction still has some time to take appropriate measures to hit before the affected part no longer is operational.
Das Analysemittel (z. B. in Form eines Programms) kann zum Ermitteln von Wartungsbedürfnissen und das Weiterleiten von entsprechenden Hinweisen an ein Wartungsteam ausgelegt werden. Ein dazu geeignetes Mittel ist zum Beispiel im US- Patent 4 916 625 gezeigt worden.The means of analysis (e.g. in the form of a program) can for determining maintenance needs and forwarding appropriate instructions to a maintenance team become. A suitable means is for example in the US Patent 4,916,625.
Es kann eine Schnittstelle vorgesehen werden, welche die Kommunikation mit einem Ersatzteil-Verwaltungssystem ermöglicht, so daß sowohl Entscheide bezüglich der Ersatzteilversorgung wie auch die Entscheide über Wartungsmaßnahmen anhand des Ersatzteilbestandes bzw. des -bedarfs getroffen werden können.An interface can be provided, which the Communication with a spare parts management system enables so that both decisions regarding the supply of spare parts as well as the decisions about maintenance measures made on the basis of the spare parts inventory or the need can be.
Das neue System kann in verschiedenen Ausführungen hardwaremäßig realisiert werden. In einer ersten Variante wird die neue Datei, der mit ihr verbundenen Beanspruchungsrechner sowie die mit ihr verbundene Diagnose - bzw. Analysemittel in einem tragbaren Computer vorgesehen. The new system can come in different designs be implemented in hardware. In a first variant becomes the new file, the stress calculator connected to it as well as the diagnosis - or Analysis means provided in a portable computer.
In einer zweiten Variante werden die neue Datei und der Be anspruchungsrechner in der Maschinensteuerung vorgesehen, wobei die Diagnose- bzw. Analysemittel in der Maschinen steuerung oder in tragbaren Geräten vorgesehen werden kön nen.In a second variant, the new file and the Be stress calculator provided in the machine control, the diagnostic or analysis means in the machine control or in portable devices can be provided nen.
In der Lösung (die dann bevorzugt wird, wo die Möglich keiten zu ihrer Realisierung gegeben sind), werden die neue Datei, der Beanspruchungsrechner sowie die Analyse- bzw. Diagnosemittel in einer maschinenübergeordneten Steuerung, zum Beispiel in einem Prozeßleitrechner, integriert.In the solution (which is then preferred where possible) are given for their realization), the new File, the stress calculator and the analysis or Diagnostic means in a machine control system, for example, integrated in a process control computer.
Die Diagnose- bzw. das Analysemittel kann als Expertensystem ausgeführt werden.The diagnostic or analysis means can be an expert system be carried out.
Die Sensorik der Maschine kann mit einer Auswertung verbun den werden, welche Signale an das neue System weiterleitet.The machine's sensors can be combined with an evaluation which signals are forwarded to the new system.
Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend als Beispiele anhand der Figuren der Zeichnungen näher erklärt.Embodiments of the invention are given below as examples explained in more detail using the figures of the drawings.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Kopie der Fig. 6 unserer PCT-Patentanmeldung WO 92/13121 (Layout einer Spinnerei), Fig. 1 is a copy of Fig. 6 of our PCT patent application WO 92/13121 (layout of a spinning),
Fig. 2 eine Kopie der Fig. 22 der gleichen Patentanmeldung mit einer schematischen Darstellung der "kommunika tionsfähigen" Maschine, Fig. 2 is a copy of Fig. 22 of the same patent application, with a schematic representation of the "communica tion capable" machine,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Spinnereima schine mit einer "erweiterten" Sensorik zum Beispiel nach unserer CH-Patentanmeldung Nr. 3272/91 (Ob. 2270) das heißt mit einer Sensorik, die Signale liefert, welche nicht bloß zur Erfüllung der Grundfunktion der Maschine erzeugt werden. Fig. 3 is a schematic representation of a Spinnereima machine with an "extended" sensor system, for example, according to our CH patent application No. 3272/91 (Ob. 2270), that is, with a sensor system that provides signals that are not just for the basic function of the Machine are generated.
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Kernelemente eines Gerätes nach dieser Erfindung, Fig. 4 is a schematic representation of the core elements of a device according to this invention,
Fig. 5 eine ähnliche Darstellung der gleichen Elemente zusammen mit zusätzlichen Modulen, welche die Be dienungsunterstützung anhand der von den Kernele menten angebotenen Daten erzielen, Figure 5 is a similar view of the same elements achieve., Together with additional modules which dienungsunterstützung the loading based on the elements of the offered Kernele data,
Fig. 6 schematisch ein tragbares Gerät zur Realisierung eines Systems nach Fig. 5 in Zusammenarbeit mit einer Maschine nach Fig. 2, Fig. 6 schematically illustrates a portable device for realizing a system according to Fig. 5, in cooperation with a machine according to Fig. 2
Fig. 7 eine Kopie der Fig. 7 unserer PCT-Patentanmeldung Nr. WO 91/16481, Fig. 7 is a copy of Fig. 7 our PCT patent application no. WO 91/16481,
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Systems nach dieser Erfindung, die in einem Bedienungsunter stützungssystem nach Fig. 7 realisiert werden kann, und Fig. 8 is a schematic representation of a system according to this invention, which can be realized in an operating support system according to Fig. 7, and
Fig. 9 + 10 ein System nach Fig. 8 in verschiedenen Arbeitsweisen. Fig. 9 + 10 a system of FIG. 8 in different ways.
Die in Fig. 1 dargestellte Spinnerei umfaßt einen Ballen öffner 120, eine Grobreinigungsmaschine 122, eine Mischma schine 124, zwei Feinreinigungsmaschinen 126, zwölf Karden 128, zwei Strecken 130 (erste Streckenpassage), zwei Kämme reivorbereitungsmaschinen 132, zehn Kämmaschinen 136, vier Strecken 138 (zweite Streckenpassage), fünf Flyer 140 und vierzig Ringspinnmaschinen 142. Jede Ringspinnmaschine 142 umfaßt eine große Anzahl Spinnstellen (bis zu ca. 1200 Spinnstellen pro Maschine). The spinning mill shown in FIG. 1 comprises a bale opener 120 , a coarse cleaning machine 122 , a mixing machine 124 , two fine cleaning machines 126 , twelve cards 128 , two lines 130 (first line passage), two combs preparation machines 132 , ten combing machines 136 , four lines 138 (second route passage), five flyers 140 and forty ring spinning machines 142 . Each ring spinning machine 142 comprises a large number of spinning stations (up to approximately 1200 spinning stations per machine).
Fig. 1 zeigt eine heute konventionelle Anordnung zur Herstellung von einem sogenannten gekämmten Ringgarn. Das Ringspinnverfahren kann durch ein neueres Spinnverfahren (z. B. das Rotorspinnen) ersetzt werden, wobei die Flyer dann überflüssig werden. Da aber die Prinzipien dieser Erfindung unabhängig von der Art der Endspinnstufe anwendbar sind, reicht die Erklärung in Zusammenhang mit dem konventionellen Ringspinnen auch für die Anwendung der Erfindung in Zusammenhang mit neuen Spinnverfahren. Nicht gezeigt in Fig. 1 ist die Spulerei, die für neue Spinnverfahren (z. B. Rotorspinnen) ohnehin wegfällt. Fig . 1 shows a conventional arrangement for the production of a so-called combed ring yarn. The ring spinning process can be replaced by a newer spinning process (e.g. rotor spinning), the flyers then becoming superfluous. However, since the principles of this invention can be used regardless of the type of final spinning stage, the explanation in connection with conventional ring spinning is also sufficient for the application of the invention in connection with new spinning processes. Not shown in Fig . 1 is the winder, which is no longer required for new spinning processes (e.g. rotor spinning).
Der Betrieb einer solchen Anlage stellt für die Betriebsführung eine äußerst komplexe Organisations- bzw. Dispositionsaufgabe dar, die durch sich stetig erhöhende Anforderungen bezüglich Qualität und Produktion bei stetig zunehmendem Kostendruck verkompliziert wird.The operation of such a system provides for operational management an extremely complex organizational or scheduling task represents by constantly increasing requirements in terms of quality and production with ever increasing Cost pressure is complicated.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Maschine 580 mit einer eigenen Steuerung 582, die die Maschinenaktorik 584 steuert und Meldungen (Signale, Daten) von der Maschinensensorik 586 erhält. Diese Steuerung ist in der Form eines Computers mit geeigneten Programmen (Software). Die Maschine ist außerdem mit einem sogenannten "Kommunikationsboard" 588 versehen, das mit der Steuerung 582 gekoppelt ist und ein Verbindungsmittel 589 aufweist, das zum Koppeln des Boards 588 mit einer Kommunikationsleitung dienen soll. Das Verbindungsmittel kann zum Beispiel zum Verbinden mit einem Koaxialkabel oder Lichtleiter oder mit einem verdrillten Doppeldraht gebildet werden. Fig . 2 schematically shows a machine 580 with its own control 582 , which controls the machine actuator 584 and receives messages (signals, data) from the machine sensor system 586 . This control is in the form of a computer with suitable programs (software). The machine is also provided with a so-called "communication board" 588 , which is coupled to the controller 582 and has a connecting means 589 which is intended to couple the board 588 to a communication line. The connection means can be formed, for example, for connection with a coaxial cable or light guide or with a twisted double wire.
Das Kommunikationsboard 588 umfaßt vorzugsweise einen Speicher, welcher als Pufferspeicher für die gelieferten Daten bzw. die zu sendenden Daten dient. Dieser Pufferspei cher ist vorzugsweise gegenüber dem Normalbetrieb "überdi mensioniert" und kann deswegen anfallende Daten über eine vorbestimmte Periode speichern. Das Kommunikationsboard ist auch allenfalls mit Treiber (Programme) ausgeführt. Das Board stellt Daten aus dem Speicher zu Datenpaketen zusam men, die über die Leitung gesendet werden kann.The communication board 588 preferably comprises a memory which serves as a buffer memory for the data supplied or the data to be sent. This buffer memory is preferably "overdimensioned" compared to normal operation and can therefore store data accumulated over a predetermined period. The communication board is also designed with drivers (programs). The board compiles data from the memory into data packets that can be sent over the line.
Nach der bevorzugten Variante werden das Kommunikationsboard 588 und die Maschinensteuerung durch den Maschinenhersteller aneinander angepaßt und zur Verbindung mit einem externen System vorbereitet. Dazu ist es notwendig, mit dem System lieferant ein geeignetes Protokoll (Übertragungsmodus) und ein gemeinsames "Objektverzeichnis" zu vereinbaren, wobei letzteres Verzeichnis die Informationserhalte der Signale definiert. Damit sind das externe System und die Maschinen steuerung gegenseitig kommunikationsfähig.According to the preferred variant, the communication board 588 and the machine control are adapted to one another by the machine manufacturer and prepared for connection to an external system. For this it is necessary to agree with the system supplier a suitable protocol (transmission mode) and a common "object directory", the latter directory defining the information received by the signals. This means that the external system and the machine control system are able to communicate with each other.
Fig. 3 zeigt wiederum die Maschinensteuerung 582, welche die Aktorik 584 der Maschine steuert, wie in WO 92/1314 für die Ringspinnmaschine erklärt wurde. Die Steuerung in Fig. 3 ist insbesondere mit der ihr zugeordneten Sensorik dargestellt, die im dargestellten Fall als "Sensorengruppen" gezeigt wurden, wobei jeder Sensorengruppe eine vorbestimmte Aufgabe zugeordnet ist. Die folgenden Gruppen sind in Fig. 3 aufge führt, wobei nicht alle Gruppen in jedem Fall vorgesehen sind: Fig. 3 again shows the machine control 582, which controls the actuator system 584 of the machine, as explained in WO 92/1314 for the ring spinning machine. The control in FIG. 3 is shown in particular with the sensor system assigned to it, which in the case shown was shown as "sensor groups", with each sensor group being assigned a predetermined task. The following groups are listed in FIG. 3, although not all groups are provided in every case:
-
i) Produktionssensoren 586P - diese Sensoren sprechen
auf den Durchsatz an und beeinflussen den
Materialfluß in der Zu- bzw. Ablieferung; solche
Sensoren sind in jeder moderne Spinnereianlage
vorhanden. Beispiele sind in den folgenden Patent
schriften zu finden:
US-4 715 550; DE-41 41 407; JP-OS-3/33233.i) Production sensors 586 P - these sensors respond to the throughput and influence the material flow in the delivery or delivery; Such sensors are present in every modern spinning plant. Examples can be found in the following patent documents:
U.S. 4,715,550; DE 41 41 407; JP-OS-3/33233. -
ii) Qualitätssensoren 586Q - sprechen auf die Qualität
des Produktes der Maschine an; solche Sensoren sind
zunehmend im Einsatz zu finden. Beispiele sind in den
folgenden Patentschriften zu finden:
EP-436 204; EP-156 153; DOS-4 113 384; EP-410 429.ii) Quality sensors 586 Q - respond to the quality of the product of the machine; Such sensors are increasingly being used. Examples can be found in the following patents:
EP 436 204; EP 156 153; DOS-4 113 384; EP-410 429. -
iii) Sicherheitssensoren 586S - sprechen auf Zustände
an, die unter Umständen zu Schäden führen können
(Personen- oder Maschinen- bzw. Geräteschäden). Solche
Sensoren sind in jeder modernen Spinnereianlage zu
finden zum Beispiel in Türschaltern, Zutrittsüberwa
chungen, Überbrückungsschalter usw. Beispiele sind in
den folgenden Patentschriften zu finden:
DE-39 12 737; DE-30 34 589; EP-353 784.iii) Safety sensors 586 S - respond to conditions that can lead to damage under certain circumstances (personal injury, damage to machinery or equipment). Such sensors can be found in every modern spinning plant, for example in door switches, access monitoring, bridging switches, etc. Examples can be found in the following patents:
DE-39 12 737; DE 30 34 589; EP 353,784. - iv) Prozeßredundante Sensoren 586R nach CH-3272/91, (Obj. 2270) - sprechen auf Zustände an, die allen falls einen Einfluß auf die Ergebnisse des Verfahrens einen Einfluß ausüben, wobei aber die Faserverarbei tung nicht direkt nach den Ausgangssignalen dieser Sensoren gesteuert wird. Beispiel sind Klimasensoren.iv) Process redundant sensors 586 R according to CH-3272/91, (Obj. 2270) - respond to conditions which all have an influence on the results of the process, but the fiber processing is not directly after the output signals of these sensors is controlled. Examples are climate sensors.
-
v) Maschinenzustandssensoren 586Z - sprechen auf den
mechanischen Zustand der Maschine an. Solche Sensoren
sind heute noch nicht weit verbreitet in Spinnereian
lagen. Beispiele sind Sensoren, die den Energiever
brauch von Motoren bzw. der ganzen Maschine oder die
Vibrationen bzw. Temperaturen an geeigneten Stellen in
der Maschine überwachen. Beispiele sind in den fol
genden Patentschriften zu finden:
JP-AS-2-38689; WO 85/04908; JP-OS-3-824.v) Machine condition sensors 586 Z - respond to the mechanical condition of the machine. Such sensors are not yet widely used in spinning plants. Examples are sensors that monitor the energy consumption of motors or the entire machine or the vibrations or temperatures at suitable points in the machine. Examples can be found in the following patents:
JP-AS-2-38689; WO 85/04908; JP-OS-3-824. -
vi) Bedienungseingriffe 586B - melden solche Eingriffe
der Maschinensteuerung an. Solche Eingriffe können von
einer Bedienungsperson oder von einem Bedienungsgerät
(z. B. einem Ansetzroboter) ausgeübt werden. Beispiele
solcher Sensoren sind in den folgenden Patentschriften
zu finden:
US-4 005 392; DOS-24 54 721; DOS-3 701 796.vi) Interventions 586 B - report such interventions to the machine control. Such interventions can be carried out by an operator or by an operating device (for example an attaching robot). Examples of such sensors can be found in the following patents:
U.S. 4,005,392; DOS-24 54 721; DOS-3 701 796.
Fig. 3 zeigt auch schematisch ein Zeiterfassungsmittel 590, welches das logbuchartige Speichern von Daten bzw. Ereig nisse ermöglicht, was die nachträgliche Untersuchung der Daten, um zeitliche Korrelationen zu ermitteln, ermöglicht. Ein entsprechendes Konzept ist für den Materialfluß in DE-40 24 307, (Obj. 2175) und für andere Informationen in unserer schweizerischen Patentanmeldung Nr. 2783/92, (Obj. 2345) gezeigt worden. Fig. 3 also schematically shows a time recording means 590 , which enables log-like storage of data or events, which enables the subsequent examination of the data to determine temporal correlations. A corresponding concept has been shown for the material flow in DE-40 24 307, (Obj. 2175) and for other information in our Swiss patent application No. 2783/92, (Obj. 2345).
Die in Fig. 3 dargestellte Maschine ist auch mit einer Schnittstelle 592 versehen, welche der Mensch-Maschine-Kom munikation dient. Dies ist normalerweise für die bidirek tionale Kommunikation konzipiert und umfaßt zum Beispiel eine Tastatur zum Eingeben von Signalen in die Steuerung. In diesem Fall ist aber eher die Ausgabe von Bedeutung. Die kann zum Beispiel mittels eines Bildschirmes ausgeführt werden. Eine geeignete Bedienungsoberfläche für diesen Zweck ist in "Textile World", April 191, Seite 44 ff gezeigt wor den. (G5/2 Ringspinnmaschine).The machine shown in Fig. 3 is also provided with an interface 592 , which is used for man-machine communication. This is usually designed for bidirectional communication and includes, for example, a keyboard for entering signals into the controller. In this case, the output is more important. This can be done, for example, using a screen. A suitable user interface for this purpose is shown in "Textile World", April 191, page 44 ff. (G5 / 2 ring spinning machine).
Die Ausgangssignale der Sensoren werden in der Steuerung ausgewertet und die Resultate der Auswertung werden in einer Datei in einem Speicher 594 des Steuerungsrechners festge halten. Diese Datei (Der Speicher) enthält sowohl die aktu ellen Werte der Ausgangssignale von den Sensoren wie auch Daten, welche den zeitlichen Verlauf dieser Werte über ein vorgegebenes Intervall darstellen (um langsam aufbauende Abweichungen erkennen zu lassen). Die Datei enthält ebenfalls Abweichungen außerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen sowie Daten bezüglich Bedienungseingriffe. Geeignete Auswertungen sind in EP-3 65 901 und 4 15 222 gezeigt worden.The output signals of the sensors are evaluated in the control and the results of the evaluation are held in a file in a memory 594 of the control computer. This file (the memory) contains both the current values of the output signals from the sensors as well as data which show the chronological course of these values over a specified interval (in order to identify slowly developing deviations). The file also contains deviations outside of specified tolerance limits as well as data regarding operator intervention. Suitable evaluations have been shown in EP-3 65 901 and 4 15 222.
Fig. 4 zeigt nun die drei Kernelemente einer Anordnung nach dieser Erfindung, nämlich: Fig. 4 now shows the three main elements of an arrangement according to this invention, namely:
- a) eine Datei (ein Speicher) 20, die eine "Liste" von Bauteilen der Maschine enthält, wobei für jeden Teil sein aktueller Zustand gespeichert ist. Die gespeicherten Angaben stellen die Betriebstauglichkeit des Teils dar, zum Beispiel "tauglich", "fraglich", "defekt".a) a file (memory) 20 containing a "list" of parts of the machine, with its current state stored for each part. The stored information represents the serviceability of the part, for example "suitable", "questionable", "defective".
- b) eine Datei (ein Speicher) 22, die für jeden Bauteil der vorerwähnten Liste eine "Beanspruchungsfunktion" enthält. Diese Funktion stellt für den betroffenen Bauteil eine Beziehung zwischen der zu erwartenden Zustandsänderung und den herrschenden Betriebsbedingungen dar. Beispiele für einfache Beanspruchungsfunktionen sind in DOS-39 39 439 (Zinser) und in unserer deutschen Patentanmeldung Nr. 41 37 247, (Obj. 2260) aufgeführt.b) a file (memory) 22 which contains a "stress function" for each component of the above-mentioned list. For the component concerned, this function represents a relationship between the expected change in state and the prevailing operating conditions. Examples of simple stress functions can be found in DOS-39 39 439 (Zinser) and in our German patent application No. 41 37 247, (Obj. 2260) listed.
- c) ein Rechner 24, welcher anhand von Daten bezüglich dem Ausgangszustand eines Bauteils und der herrschenden Betriebsbedingungen die zutreffende Beanspruchungsfunktion aus der Datei holen kann, um Hochrechnungen bezüglich Zustandsänderungen durchzuführen. Die Resultate solcher Hochrechnungen können als "Schätzungen" (ohne Einfluß auf die in der Datei gespeicherten Daten) ausgegeben werden, und/oder sie können als effektiv neuer Zustand in der Datei eingetragen werden, wonach sie eine neue Ausgangslage für weitere Hochrechnungen darstellen.c) a computer 24 which, based on data relating to the initial state of a component and the prevailing operating conditions, can fetch the appropriate stress function from the file in order to carry out extrapolations regarding changes in state. The results of such extrapolations can be output as "estimates" (without influencing the data stored in the file) and / or they can be entered in the file as an effectively new state, after which they represent a new starting point for further extrapolations.
Die angegebenen Inhalte der Datei 20 können erweitert werden, wie nachfolgend in Zusammenhang mit komplexeren Beispielen aufgeführt wird. Eine vorteilhafte Erweiterung ist dadurch gegeben, daß die Datei zum Beispiel mit Angaben zur eigentlichen Lebensdauer jedes eingesetzten Bauteils ergänzt ist, was einen Vergleich zwischen den hochgerechneten und den effektiv erreichten Werten ermöglicht.The specified contents of file 20 can be expanded, as will be listed below in connection with more complex examples. An advantageous extension is given in that the file is supplemented, for example, with information about the actual life of each component used, which enables a comparison between the extrapolated and the actually achieved values.
Fig. 5 zeigt nun zwei vorteilhafte Erweiterungen der Elemente nach Fig. 4, wobei diese Erweiterungen jede für sich (d. h. voneinander unabhängig) eingesetzt werden können. Die wichtigen Erweiterungen umfassen FIG. 5 now shows two advantageous extensions of the elements according to FIG. 4, wherein these extensions can each be used individually (ie independently of one another). The important extensions include
- - einerseits ein Diagnosemodul 26, das anfallende Störungen in der Maschine nach ihren Ursachen untersuchen kann. Die Diagnose kann anhand der gespeicherten Zustandsdaten durchgeführt werden, sie kann aber auch zu Änderungen der gespeicherten Zustandsdaten führen, so daß eine bidirektionale Verbindung zwischen diesem Modul und der Datei 20 vorteilhaft ist. Das Diagnosemodul 26 kann als Expertensystem ausgeführt werden zum Beispiel nach dem System, das unter dem Namen "Maintex" von der Firma Frametec angeboten wird.- On the one hand, a diagnostic module 26 , which can examine accidents in the machine for their causes. The diagnosis can be carried out on the basis of the stored status data, but it can also lead to changes in the stored status data, so that a bidirectional connection between this module and the file 20 is advantageous. The diagnostic module 26 can be designed as an expert system, for example according to the system that is offered by the Frametec company under the name "Maintex".
- - andererseits ein Analysenmodul 28, welches anhand der in der Datei 20 gespeicherten Daten und Angaben zu den herrschenden Betriebsbedingungen die Wartungsbedürfnisse der Maschine ermittelt. Das Analysenmodul 28 könnte im Prinzip im Beanspruchungsrechner 24 integriert werden. Es ist aber vorzugsweise auch als standardmäßig gestaltetes Expertensystem und daher als unabhängiges Modul mit Zugriff auf die Datei 20 ausgeführt. Die Prinzipien eines solchen Systems sind in US 4 916 625 gezeigt worden.- On the other hand, an analysis module 28 which determines the maintenance needs of the machine on the basis of the data and information on the prevailing operating conditions stored in the file 20 . In principle, the analysis module 28 could be integrated in the stress calculator 24 . However, it is preferably also designed as a standard expert system and therefore as an independent module with access to the file 20 . The principles of such a system have been shown in US 4,916,625.
Zusätzliche Erweiterungen der bisher erwähnten in Datei 20 vorhandenen Daten bestehen vorzugsweise aus den folgenden Angaben für jeden auf der Liste stehenden Bauteil:Additional enhancements to the data in file 20 previously mentioned preferably consist of the following information for each component on the list:
- 1. die zeitliche Dringlichkeit für einen Eingriff im Falle eines Defektes bzw. bei vorgegebenen Zuständen,1. The urgency in time for an intervention in the case a defect or given conditions,
- 2. die Art und der Aufwand für den Eingriff,2. the type and effort of the intervention,
- 3. eine "Priorität" für den Eingriff bzw. eine allfällige "Schadenhöhe" für den "Nichteingriff".3. a "priority" for the intervention or any "Amount of damage" for the "non-intervention".
Diese Daten sind vorzugsweise in der Datei 20 im direkten Zusammenhang mit den aufgelisteten Bauteilen abgespeichert. Sie stehen somit beiden Modulen 26, 28 zur Verfügung. Sie könnten aber offensichtlich in den Modulen selbst integriert werden.These data are preferably stored in the file 20 in direct connection with the listed components. They are therefore available to both modules 26, 28 . However, they could obviously be integrated into the modules themselves.
Die beschriebenen Varianten können in die Maschinensteuerung 582 als Programm installiert werden. Die Rechenkapazität für die Beanspruchungskalkulation bzw. für das Betreiben der Expertensysteme ist dann im Minicomputer vorgesehen, welcher als Maschinensteuerung 582 eingesetzt wird. Die Dateien 20, 22 können in dem Computer 582 zugeordneten Speichern aufgebaut bzw. verwaltet werden.The variants described can be installed as a program in the machine control 582 . The computing capacity for the stress calculation or for the operation of the expert systems is then provided in the mini computer, which is used as the machine control 582 . The files 20, 22 can be built up or managed in the memories assigned to the computer 582 .
Es ist allerdings kaum sinnvoll, die Rechen- bzw. Speicherkapazität der Maschine mit diesen Funktionen zu belasten. Einerseits ist solche Kapazität normalerweise mit der Bewältigung der Steuerungsaufgaben nahezu voll ausgelastet. Andererseits müßte dann für jede Maschine ein eigener Satz der zutreffenden Funktionen vorgesehen werden, obwohl diese Funktionen nur unregelmäßig zum Einsatz kommen. However, the computing or storage capacity makes little sense load the machine with these functions. On the one hand, such capacity is usually coping control tasks are almost fully utilized. On the other hand, each machine would have to have its own Set of applicable functions are provided, though these functions are only used irregularly.
Es wäre sinnvoller, zumindest das Störungsdiagnosemodul 26 in einem tragbaren Gerät zu realisieren, das von Maschine zu Maschine verlegt und bei Bedarf eingesetzt werden kann. Das Gerät kann von der Wartungsmannschaft mitgetragen werden. Ein solches Gerät ist zum Beispiel ein sogenannter "Notebook"-Computer, der in DOS 4 537 742 erwähnt ist.It would make more sense to implement at least the fault diagnosis module 26 in a portable device that can be moved from machine to machine and used if necessary. The device can be carried by the maintenance team. Such a device is, for example, a so-called "notebook" computer, which is mentioned in DOS 4 537 742.
Fig. 6 zeigt schematisch eine bevorzugte Variante eines portablen Gerätes, das mit Bildschirm 30, Zentralprozessoreinheit 32, Festplatte 38 sowie RAM-Speicher 34 und Arbeitsspeicher 36 versehen ist. Das Gerät ist mit einem Betriebssystem programmiert, das zum Betreiben der folgenden Applikationen geeignet ist. Die Applikation besteht aus den Modulen der Fig. 5, sowie eine zusätzliche Datei 40, die als "Reparatur-Unterstützung" bezeichnet werden kann und dem Instandhaltungs-Modul untergeordnet ist. Diese Datei 40 enthält zum Beispiel eine Reparaturanleitung und Angaben zur Verfügbarkeit der zutreffenden Ersatzteile sowie allenfalls Zeitvorgaben für die zutreffenden Serviceleistungen. Diese Angaben stehen zum Planen der notwendigen Arbeiten zur Verfügung. FIG. 6 schematically shows a preferred variant of a portable device which is provided with a screen 30 , central processor unit 32 , hard disk 38, as well as RAM memory 34 and working memory 36 . The device is programmed with an operating system that is suitable for operating the following applications. The application consists of the modules of FIG. 5, as well as an additional file 40 , which can be referred to as "repair support" and is subordinate to the maintenance module. This file 40 contains, for example, repair instructions and information on the availability of the applicable spare parts and any time requirements for the applicable services. This information is available for planning the necessary work.
Das Gerät muß über eine Schnittstelle 42 zur Kommunikation mit der Maschine anschließbar sein. Wie die Fig. 2 zeigt, ist dies für eine moderne Maschine kein besonderes Problem. Es muß ein geeignetes Kommunikationsprotokoll festgelegt werden, so daß die Informationen aus der Datei 594 (Fig. 3) über die Schnittstelle 588, 589 (Fig. 2) an das portable Gerät (Fig. 6) übertragen werden können, nachdem das Gerät mittels einer Leitung und Stecker mit der Maschine verbunden worden ist. Die Bedienungsunterstützung erfolgt über den Bildschirm 30 des portablen Gerätes. Über die gleiche Kommunikationsverbindung 42 kann das portable Gerät mit einer Datei (nicht gezeigt) verbunden werden, welche Stammdaten zur Verfügbarkeit von Ersatzteilen enthält. Dieses Merkmal wird aber anhand der nächsten Variante näher erklärt.The device must be connectable via an interface 42 for communication with the machine. As FIG. 2 shows, this is not a particular problem for a modern machine. A suitable communication protocol must be defined so that the information from the file 594 ( FIG. 3) can be transmitted via the interface 588, 589 ( FIG. 2) to the portable device ( FIG. 6) after the device has been activated by means of a Cable and plug have been connected to the machine. The operator support is provided on the screen 30 of the portable device. Via the same communication link 42 , the portable device can be connected to a file (not shown) which contains master data on the availability of spare parts. This feature is explained in more detail in the next variant.
Fig. 8 zeigt eine Lösung, die auf Kommunikation zwischen der Maschinensteuerung und einem Prozeßleitrechner beruht zum Beispiel nach WO 92/13121. Die Bedienungsunterstützung wird dann vorzugsweise über die Bedienungsoberfläche der betroffenen Maschine geleistet (nach WO 91/16481, Obj. 2093). Fig. 8 shows a solution which is based on communication between the machine control and a process control, for example, according to WO 92/13121. The operator support is then preferably provided via the operator interface of the machine concerned (according to WO 91/16481, Obj. 2093).
Fig. 7 zeigt eine Kopie der Fig. 7 letzterer Anmeldung, um die Kommunikationsverbindung zu erläutern. Fig. 7 shows a copy of Fig. 7 of the latter application to explain the communication link.
Der in Fig. 7 dargestellte Anlageteil umfaßt (in der Reihenfolge der Prozeßstufen, das heißt der "Verkettung" der Maschinen):The system part shown in FIG. 7 comprises (in the order of the process stages, that is to say the "chaining" of the machines):
- a) die Flyerstufe 300,a) flyer level 300 ,
- b) eine Endspinnstufe 320, in diesem Fall durch Ringspinnmaschinen gebildet,b) a final spinning stage 320 , in this case formed by ring spinning machines,
- c) ein Vorgarntransportsystem 310, um Flyerspulen von der Flyerstufe 300 an die Endspinnstufe 320 und leere Hülsen von der Endspinnstufe 320 zurück an die Flyerstufe 300 zu tragen, undc) a roving conveyor system 310 for carrying flyer bobbins from flyer stage 300 to final spinning stage 320 and empty tubes from final spinning stage 320 back to flyer stage 300 , and
- d) eine Umspulstufe 330, um die an den Ringspinnmaschinen gebildeten Kopse in größeren (zylindrischen oder konischen) Packungen umzuwandeln.d) a rewinding stage 330 in order to convert the cops formed on the ring spinning machines into larger (cylindrical or conical) packages.
Jede Verarbeitungsstufe 300, 320, 330 umfaßt eine Mehrzahl von Hauptarbeitseinheiten (Maschinen), die je mit einer eigenen Steuerung versehen sind. Diese Steuerung ist in Fig. 7 nicht gezeigt, wird aber nachfolgend etwas näher erläutert. An der jeweiligen Maschinensteuerung angehängt, sind Robotikeinheiten (Bedienungsautomaten), die dieser Maschine direkt zugeteilt werden. In Fig. 7 ist für jeden Flyer der Stufe 300 ein eigener Doffer vorgesehen - die Funktion "Flyerdoffen" ist in Fig. 7 mit dem Kasten 302 angedeutet. Each processing stage 300, 320, 330 comprises a plurality of main work units (machines), each of which is provided with its own control. This control is not shown in FIG. 7, but is explained in more detail below. Attached to the respective machine control are robotics units (automatic controls) that are directly assigned to this machine. In Fig. 7, the stage 300 is a separate doffer provided for each flyer - the "Flyerdoffen" function is indicated in Figure 7 with the box 302..
Eine mögliche Ausführung ist zum Beispiel in EP-3 60 149 bzw. in DE-OS 37 02 265.A possible embodiment is for example in EP-3 60 149 or in DE-OS 37 02 265.
In Fig. 7 sind auch für jede Ringspinnmaschine der Stufe 320 ein Bedienungsautomat pro Spinnstellenreihe zur Bedienung der Spinnstellen und eine Aufsteckungsbedienung für die Vorgarnzufuhr vorgesehen. Die Funktion "Spinnstellenbedienung" ist mit den Kästen 322, 324 (ein Kasten pro Spinnstellenreihe) und die Funktion "Vorgarnzufuhr" mit dem Kasten 326 angedeutet. Eine mögliche Ausführung ist zum Beispiel in EP-3 94 708 und 3 92 482 gezeigt.In FIG. 7, an automatic control unit per row of spinning stations for operating the spinning stations and a push-on operation for the roving feed are also provided for each ring spinning machine of stage 320 . The function "spinning station operation" is indicated by boxes 322, 324 (one box per row of spinning stations) and the function "roving feed" by box 326 . A possible embodiment is shown for example in EP-3 94 708 and 3 92 482.
Das Vorgarntransportsystem 310 ist auch mit einer eigenen Steuerung versehen, die hier nicht näher erläutert werden soll. Das System 310 umfaßt eine Einheit zum Reinigen von Vorgarnspulen, bevor sie an die Flyerstufe 300 zurückgegeben werden. In Fig. 7 ist die Funktion "Vorgarnspulenreiniger" durch den Kasten 312 angedeutet. Eine mögliche Ausführung dieses Anlagenteiles ist zum Teil in EP-3 92 482 gezeigt.The roving transport system 310 is also provided with its own control system, which will not be explained in more detail here. System 310 includes a roving bobbin cleaning unit before being returned to flyer stage 300 . In Fig. 7 the function "roving bobbin cleaner" is indicated by the box 312 . A possible embodiment of this plant part is shown in part in EP-3 92 482.
Die Ringspinnmaschinen der Stufe 320 und Spulmaschinen der Stufe 330 bilden zusammen einen "Maschinenverbund", wodurch der Transport der Kopse an die Spulmaschinen gewährleistet ist. Die Steuerung dieses Verbundes erfolgt von der Spulmaschine.The ring spinning machines of stage 320 and winding machines of stage 330 together form a "machine network", which ensures that the cops are transported to the winding machines. This assembly is controlled by the winding machine.
Ein Netz 350 ist vorgesehen, wodurch alle Maschinen der Stufen 300, 320, 330 und das System 310 für den Signalaustausch (Datenübermittlung) mit einem Prozeßleitrechner 340 verbunden sind. Der Rechner 340 bedient direkt ein Alarmsystem 342 und eine Bedienung 344 zum Beispiel in einer Leitstelle bzw. in einem Meisterbüro.A network 350 is provided, whereby all machines of stages 300, 320, 330 and the system 310 for signal exchange (data transmission) are connected to a process control computer 340 . The computer 340 directly operates an alarm system 342 and an operator control 344, for example in a control center or in a master's office.
Eine sehr wichtige Funktion des Umspulens von Ringspinngarn ist die sogenannte Garnreinigung, die mit dem Kasten 360 angedeutet ist. Der Garnreiniger ist über dem Netz 350 mit dem Prozeßleitrechner 340 verbunden. Durch diese Vorrichtung werden Garndefekte eliminiert und gleichzeitig Informationen (Daten) gewonnen, die Rückschlüsse auf die vorangehenden Verfahrensstufen ermöglichen. Die Garnreinigungsfunktion wird an der Spulmaschine ausgeübt.A very important function of the rewinding of ring spun yarn is the so-called yarn cleaning, which is indicated by the box 360 . The yarn cleaner is connected to the process control computer 340 via the network 350 . Yarn defects are eliminated by this device and at the same time information (data) is obtained which enables conclusions to be drawn about the preceding process stages. The thread cleaning function is carried out on the winder.
Jede Maschine ist auch mit einer "Bedienungsoberfläche" (592, Fig. 3) versehen, die mit der jeweiligen Steuerung verbunden ist und Mensch-Maschine (oder sogar Robot-Maschine) Kommunikation ermöglicht. Die "Bedienungsoberfläche" kann auch als "Bedienungskonsol" bezeichnet werden. Ein Beispiel einer solchen Bedienungsoberfläche ist in DE-OS 37 34 277 gezeigt, allerdings nicht für eine Ringspinnmaschine, sondern für eine Strecke. Das Prinzip ist für alle solche Bedienungsmittel gleich.Each machine is also provided with a "user interface" ( 592 , Fig. 3), which is connected to the respective control and enables human-machine (or even robot-machine) communication. The "user interface" can also be referred to as an "operator console". An example of such a user interface is shown in DE-OS 37 34 277, but not for a ring spinning machine, but for a draw frame. The principle is the same for all such controls.
Nach einem Aspekt der Erfindung, nach WO 91/16481, ist die Anlage derart programmiert und ausgelegt, daß der Leitrechner 340 Bedienungsunterstützung über die Bedienungsoberfläche 592 der jeweiligen Maschine leisten kann. Das heißt, der Leitrechner kann Steuerbefehle über das Netz 350 senden, und die Maschinensteuerungen können derartige Steuerbefehle empfangen und befolgen, so daß der Zustand der Bedienungsoberfläche 592 vom Leitrechner 340 über die jeweilige Steuerung bestimmt wird.According to one aspect of the invention, according to WO 91/16481, the system is programmed and designed in such a way that the host computer 340 can provide operator support via the operator interface 592 of the respective machine. That is, the host computer can send control commands over the network 350 , and the machine controls can receive and follow such control commands, so that the state of the user interface 592 is determined by the host computer 340 via the respective controller.
Die Maschine kann natürlich mit mehr als einer "Bedieneroberfläche" versehen werden. Wichtig dabei ist, daß die bzw. jede solche Bedieneroberfläche mit der Maschinensteuerung verbunden ist, so daß Signale zwischen der Bedieneroberfläche und der Maschinensteuerung ausgetauscht werden können. Wo zum Beispiel ein Hilfsgerät an einer Maschine mit einer eigenen Bedieneroberfläche versehen ist, das Gerät aber der Maschinensteuerung untergeordnet ist, ist die Bedienungsoberfläche des Gerätes der Maschine zuzuordnen.The machine can of course have more than one "user interface" be provided. It is important that the or any such user interface with the machine control is connected so that signals between the user interface and the machine control system can. Where, for example, an auxiliary device on a machine has its own user interface, the device but it is subordinate to the machine control Assign the user interface of the device to the machine.
Fig. 8 zeigt nun die schon erwähnten Dateien bzw. Module in Kombination mit der Maschinensteuerung 582, wobei die Dateien und Module im Prozeßleitrechner 340, Fig. 7, integriert sind. Dieser Rechner 340 verfügt auch über eine Schnittstelle 42 mit einem Rechner (nicht gezeigt), welcher die Ersatzteilverwaltung steuert bzw. mit welchem Daten über die Verfügbarkeit von Ersatzteilen gespeichert sind. Die Diagnose bzw. die Analyse des Moduls 26 bzw. 28 wird an der betroffenen Maschine über ihre Bedienungsoberfläche 592 geleistet, wobei die Wartungsperson (bzw. Mannschaft) durch den Leitrechner 340 über ein Rufsystem nach PCT-WO 91/16481 an diese Maschine gerufen worden ist. Über die Bedienungsoberfläche 592 kann Kommunikation zwischen dem Personal und dem Leitrechner 340 stattfinden. Das Personal kann aber auch mit tragbaren Geräten (Fig. 6) ausgerüstet werden, die ebenfalls über das Netz 350 mit dem Prozeßleitrechner 340 kommunizieren können, was sogar das "onloading" bestimmter Module vom Leitrechner 340 zum Gerät ermöglicht. FIG. 8 now shows the files or modules already mentioned in combination with the machine control 582 , the files and modules being integrated in the process control computer 340 , FIG. 7. This computer 340 also has an interface 42 with a computer (not shown) which controls the spare parts management or with which data about the availability of spare parts is stored. The diagnosis or analysis of the module 26 or 28 is carried out on the machine concerned via its user interface 592 , the maintenance person (or crew) being called to this machine by the host computer 340 via a call system in accordance with PCT-WO 91/16481 is. Communication between the personnel and the host computer 340 can take place via the user interface 592 . But staff can with portable devices (Fig. 6) are provided that can communicate over the network 350 to the process control 340 also, which allows even the "onloading" certain modules from the host computer 340 to the device.
Die Fig. 9 und 10 werden nicht einzeln beschrieben. Sie zeigen je eine Version der Fig. 8, wobei in einem Fall (Fig. 9) eine Diagnose und im anderen Fall (Fig. 10) eine Analyse ausgeführt wird. Der Informationsfluß ist in beiden Fällen durch dicke "Kommunikationspfade" angedeutet. Die Kästen sind beschriftet, um das Vorgehen anhand von Beispielen zu verdeutlichen. FIGS. 9 and 10 will not be described individually. They each show a version of FIG. 8, a diagnosis being carried out in one case ( FIG. 9) and an analysis being carried out in the other case ( FIG. 10). The flow of information is indicated in both cases by thick "communication paths". The boxes are labeled to illustrate the procedure using examples.
Das Studium der gesamten Aufgabenstellung der Maschinenverwaltung in der Spinnerei hat ergeben, daß beim Schritt von der rein programmgesteuerten vorbeugenden Wartung zur Instandhaltung nach Bedarf (On Condition Maintenance) auch die unvorhergesehene Störung mit einbezogen werden sollte. Hieraus entsteht nun ein integriertes System für die Bedie nerunterstützung, das die gesamte Instandhaltung abdeckt.The study of the entire task of machine management in the spinning mill has shown that in the step from the purely program-controlled preventive maintenance for Maintenance on demand (on condition maintenance) too the unforeseen disturbance should be included. This now creates an integrated system for the operator support that covers all maintenance.
Der Kern dieses Systems besteht aus einer nach den wesent lichen Bauteilen geordneten Zustands-Datei. Diese enthält als Kenngröße die jeweilige Rest-Lebensdauer unter den ak tuellen Betriebsbedingungen. Sie dient gleichzeitig der Störungsdiagnose für unvorhergesehene Ereignisse, indem für jeden Bauteil der Diagnose-Status "in Ordnung/fraglich/ver dächtig/defekt" gespeichert ist.The core of this system consists of one after the essential orderly components file. This contains as a parameter, the respective remaining service life under the ak current operating conditions. It also serves the Fault diagnosis for unforeseen events by for each component the diagnostic status "ok / questionable / ver suspicious / defective "is saved.
Einerseits wird diese Datei aufdatiert durch ein Berech nungsmodul, das aufgrund fest vorgegebener Beanspruchungs funktionen die jeweilige Rest-Lebensdauer berechnet.On the one hand, this file is updated by a calculation nation module, which is based on predefined stress functions calculates the respective remaining service life.
Anderseits steht das Expertensystem für die Störungsdiagnose im Dialog mit dieser Datei, sobald eine Störung eintritt. Der Vorteil dieser Kombination liegt darin, daß die Dia gnose auf die aktuelle Rest-Lebensdauer als Indiz zugreifen kann und somit eine bessere Erfolgswahrscheinlichkeit und ein rascherer Diagnoseablauf erwartet werden kann.On the other hand, the expert system stands for fault diagnosis in dialogue with this file as soon as a fault occurs. The advantage of this combination is that the slide access the current remaining lifespan as an indication can and therefore a better chance of success and a faster diagnostic process can be expected.
An dritter Stelle steht diese Datei einem Expertensystem für die Instandhaltung zur Verfügung. Dieses zweite Expertensy stem verfolgt laufend den Bauteil-Zustand und gibt dem Be diener Hinweise für die kommenden Instandhaltungs-Arbeiten. Während dieser Arbeiten selbst übernimmt dieses Expertensy stem die Bedienerunterstützung im Sinne einer elektronischen Wartungsanleitung. Zu diesem Zweck steht ihm die Datei "Re paratur-Unterstützung" zur Verfügung. Die Verbindung dieser Datei mit einer Schnittstelle zum Ersatzteil-Bestellwesen ergibt sich dann als logische Konsequenz. Diese Unterstüt zung des Expertensystems "Instandhaltung" mit einer Datei für die Ersatzteil-Verfügbarkeit und den Zeitvorgaben für Serviceleistungen ermöglicht erst eine vernünftige Voraus disposition von Personal und Material.In the third place this file stands for an expert system the maintenance is available. This second expertsy stem keeps track of the component status and gives the Be instructions for the upcoming maintenance work. During this work itself, this Expertensy takes over stem the operator support in the sense of an electronic Maintenance instructions. For this purpose the file "Re paratur support "is available. Linking this File with an interface for ordering spare parts is then a logical consequence. This support the "Maintenance" expert system with one file for the availability of spare parts and the timing for Services only allow reasonable advance disposition of personnel and material.
Theoretisch wäre es möglich, die Beanspruchungsfunktion aufgrund der laufend angesammelten Betriebserfahrung auto matisch anzupassen. Diesem Konzept steht aber entgegen, daß die Beanspruchungsfunktion nur mit großer Umsicht und unter Berücksichtigung sämtlicher betrieblicher Umstände geändert werden darf. So dürfen beispielsweise vereinzelte fehlerhaft eingebaute Wälzlager nicht zu einem vorzeitigen Austausch aller Lager führen: ein solcher Fehler muß gezielt auf das einzelne Lager eruiert und behoben werden. Die Statistik der Eingriffe (Datei "Hinweise"), nachgeführt durch den Bedie ner, gibt hier unmittelbar die nötige Information.Theoretically, it would be possible to use the stress function due to the ongoing accumulated operating experience auto to adjust matically. This concept is opposed to the fact that the stress function only with great caution and under Changed all operational circumstances may be. For example, occasional mistakes may be made installed rolling bearings do not allow for an early replacement of all camps: such a mistake must target the individual bearings can be determined and remedied. The statistics of the Interventions ("Notes" file), updated by the operator ner, gives the necessary information immediately.
Der Zustand einer Maschine ist bestimmt durch den Zustand vieler einzelner Bauteile. Er läßt sich deshalb nur durch indirekte Merkmale auf effiziente Weise erfassen. Zu diesen Merkmalen gehören zum Beispiel:The condition of a machine is determined by its condition many individual components. Therefore, he can only be Capture indirect characteristics in an efficient way. To this Features include, for example:
- - Unvorhergesehene Stillstän de/Fadenbrüche/Bandbrüche/Alarme (durch Maschinensteue rung erfaßt)- Unexpected standstills en / Thread breaks / band breaks / alarms (due to machine control tion recorded)
- - Qualitätswerte am Ausgang der betreffenden Prozeßstufe, beispielsweise die Anzahl der Schnitte des Garnreinigers (von der Q-Sensorik erfaßt) - quality values at the exit of the relevant process stage, for example the number of cuts of the yarn cleaner (detected by the Q sensors)
- - Verlauf des Nutzeffektes für die gesamte Maschine (von der Maschinensteuerung oder dem Prozeßleitsystem er rechnet)- Course of the efficiency for the entire machine (from the machine control or the process control system calculates)
- - Abgang-Anteil mit Bezug auf die Materialqualität am Eingang (siehe zum Beispiel WO 92/00409)- Exit share with reference to the material quality on Input (see for example WO 92/00409)
- - Bedienungsaufwand (schwierig, weil nur indirekt zu er fassen)- Operating effort (difficult, because only indirectly to it grasp)
- - Energieverbrauch- Power consumption
- - Druckabfall (Überwachungskriterium für Filter, Gebläse und Leitungen)- pressure drop (monitoring criterion for filters, Blowers and lines)
- - Staubgehalt der Umgebungsluft- Dust content in the ambient air
- - Temperatur kritischer Maschinenteile- Temperature of critical machine parts
- - Mechanische Schwingungen in Form von Vibration und Geräusch- Mechanical vibrations in the form of vibration and noise
- - Stellgrößen von Regelkreisen, beispielsweise Langzeitregulierung des Bandquerschnittes (empfindlicher Indikator für das Abwandern wichtiger Eigenschaften) (siehe zum Beispiel WO 92/00409).- manipulated variables of control loops, for example Long-term regulation of the belt cross-section (more sensitive Indicator of the migration of important properties) (see for example WO 92/00409).
Problematisch ist nun, daß diese wenigen aber aussagekräf tigen Größen nur in Verbindung mit einer bestimmten Pro duktionsaufgabe, das heißt Betriebsparametern ausgewertet werden können. Einzelne Größen gehören sogar zum Spinnplan. Folgerung: die Zielwerte und Toleranzen für diese Größen sollten jeweils auf eine bestimmte Produktionsaufgabe (Spinnplan, "Rezeptur", Prozeß-Spezifikation) bezogen in einer Datenbank abgelegt werden. Sie können durch Extrapolation aus ähnlichen Produktionsaufgaben gewonnen und mit zunehmender Betriebserfahrung verbessert werden. Dieses Hochzüchten der eigenen Standards über längere Zeit hinweg ist eine wichtige Aufgabe der Betriebsleitung, die vom Prozeßleitsystem zu unterstützen ist.The problem now is that these few are meaningful sizes only in connection with a certain pro Production task, that is, operating parameters evaluated can be. Individual sizes are even part of the spinning plan. Conclusion: the target values and tolerances for these quantities should each relate to a specific production task (Spinning plan, "recipe", process specification) related to stored in a database. You can by Extrapolation from similar production tasks and be improved with increasing operational experience. This Raising your own standards over a long period of time is an important task for management, which is carried out by Process control system is to be supported.
Parallel zu diesem Zustand der Maschine verläuft der Zustand der einzelnen Bauteile. Dieser ist gekennzeichnet durch die Spuren des Gebrauchs: Verschmutzung, Alterung, Materialer müdung, Korrosion, Verschleiß, gewaltsame Deformation. Die Beurteilung des Zustandes erfordert eine durch Erfahrung geprägte Diagnosetechnik, die sich nicht durch Sensoren und Rechner automatisieren läßt. Entscheidend ist nun, daß diese Qualität von Maschinenzustand und Bauteilzustand im Prozeßleitsystem berücksichtigt wird.The state runs parallel to this state of the machine of the individual components. This is characterized by the Traces of use: pollution, aging, materials fatigue, corrosion, wear, violent deformation. The Assessing the condition requires an experience Embossed diagnostic technology that is not characterized by sensors and Computer can be automated. The crucial point now is that this quality of machine condition and component condition in Process control system is taken into account.
In der klassischen Lehre wird dem Bauteil ein bestimmter Verschleißzustand zugeschrieben. Ausgehend vom Neuzustand wird ein zeit- oder beanspruchungsabhängiger Verlauf ange nommen. Hieraus ergibt sich eine Prognose, und verbunden mit einem bestimmten Endzustand auch der Zeitpunkt für den Aus tausch bzw. den Wartungseinsatz. (Schema: "Neuzustand nach letztem Eingriff-Beanspruchungsfunktion - künftiger Ge brauchszustand") für die Beanspruchungsfunktion sind die Zeit, die Betriebsdauer und das Produktionsvolumen als Pa rameter bekannt.In classic teaching, the component is determined Wear condition attributed to. Starting from the new condition a time- or stress-dependent course is displayed taken. This results in a forecast and associated with a certain final state also the time for the end exchange or maintenance. (Scheme: "New condition after last intervention stress function - future Ge state of use ") for the stress function are Time, the operating time and the production volume as Pa rameter known.
In der betrieblichen Praxis wird der Zustand der Maschinen nicht aufgrund der einzelnen Bauteile sondern über das Betriebsverhalten der Maschine beurteilt (s. Abschnitt 1). Die Disposition der Wartung folgt deshalb dem folgenden Ab lauf:In operational practice, the condition of the machines not because of the individual components but about the Operating behavior of the machine assessed (see section 1). The maintenance schedule therefore follows the following section run:
- - Beurteilung des aktuellen Zustandes der Maschine auf grund von Produktion, Qualität und Betriebsverhalten.- Assessment of the current condition of the machine due to production, quality and operational behavior.
- - Hieraus Bestimmung des Zustandes einzelner Bauteile durch das Expertenwissen des Benützers und gegebenen falls spezifische Diagnose.- From this determination of the condition of individual components through the expert knowledge of the user and given if specific diagnosis.
- - Extrapolation des Betriebszustandes aufgrund der Betriebserfahrung, immer mit Rücksicht auf die Merkmale Produktion, Qualität und Betriebsverhalten.- Extrapolation of the operating state due to the Operating experience, always with the characteristics in mind Production, quality and operational behavior.
- - Disposition der Wartung "so gut wie nötig", das heißt eigentlich zustandsbezogen statt zeitbezogen.- Disposition of maintenance "as good as necessary", that is actually status-related instead of time-related.
Von diesem Vorgehen wird nur abgewichen, wo sich der Zustand nur schwierig ermitteln läßt und Langzeitschäden durch vorbeugendes Verhalten vermieden werden müssen: Ölwechsel in Spindeln (in Ermangelung einer Ölanalyse), Nachschmieren von Wälzlagern (Wartung billiger als Kontrolle).The only deviation from this procedure is where the state is difficult to determine and long-term damage preventive behavior must be avoided: oil change in spindles (in the absence of an oil analysis), relubrication of rolling bearings (maintenance cheaper than control).
Zum Nachvollziehen dieser Schritte ist das Prozeßleitsystem das geeignete Instrument. Es verfügt über die Rechenkapazität für das Zuordnen des Zustandes wichtiger Bauteile zum Verhalten der Maschine. Weiter läßt sich darin eine Datenbank einrichten, welche den aktuellen Zustand und dessen Zukunftstrend für alle wichtigen Bauteile speichert.The process control system is used to understand these steps the appropriate instrument. It has the Computing capacity for assigning the state more important Components for the behavior of the machine. You can continue in it set up a database that shows the current status and whose future trend saves for all important components.
Ein wichtiger Aspekt davon ist das Rechenverfahren für die Beanspruchung. Hier sind bisher lediglich Modelle bekannt, die linear von Zeit, Betriebsdauer oder Produktion abhängen. Tatsächlich ist die Beanspruchung stark nichtlinear und von Bauteil zu Bauteil äußerst unterschiedlich. Als Effekte kommen vor:An important aspect of this is the calculation method for the Stress. So far only models are known here, which depend linearly on time, operating time or production. In fact, the strain is highly non-linear and of Component very different. As effects occur:
- - Anzahl Startvorgänge: hohe Beanspruchung von einzelnen Teilen.- Number of starts: high demands on individual Share.
- - Verschmutzung: stark nichtlinear abhängig von der Technologie (Spinnplan), weitgehend linear abhängig von der Produktion (Einsatzdauer). Beispiel: Lager der Streckwerkzylinder.- Contamination: strongly non-linear depending on the Technology (spinning plan), largely linear depending on the production (duration of use). Example: warehouse of Drafting cylinder.
- - Mechanischer Verschleiß von Lagerstellen: in der Regel nicht linear abhängig von der Anzahl Aktionen. Beispiel: Kopstransportband.- Mechanical wear of bearings: in the Usually not linear depending on the number of actions. Example: head conveyor belt.
- - Verschleiß von Technologieteilen: weitgehend linear abhängig von der Produktion. Beispiel: Kardengarnitur.- Wear of technology parts: largely linear depending on the production. Example: card clothing.
- - Gewaltsame Beschädigung: Zufallsunterworfen. Beispiel: Schlägergarnitur in einer Putzereimaschine.- Violent damage: Subject to chance. Example: Racket set in a blowroom machine.
Hieraus ergibt sich als Konzept eine Tabelle/Datei auf Stufe Prozeßleitrechner mit den wichtigsten Verschleißteilen, deren Verschleißcharakteristik/Beanspruchungs funktion und dem jeweiligen hochgerechneten Zustand. Durch gezielte Kontrollen (Teil der Wartung) bei kritischen Bau teilen wird der aktuelle Zustand aufdatiert.This results in a table / file as a concept Process control computer level with the most important wearing parts, their wear characteristics / stress function and the respective projected state. By targeted controls (part of maintenance) for critical construction share the current state is updated.
Der Zustand eines Bauteiles soll idealerweise im Rahmen des "Zustandes der Maschine" beurteilt werden. Um dies zu er möglichen ist es notwendig, Beurteilungskriterien für den "Maschinenzustand" aufzustellen. Dies muß anhand der von der Sensorik zur Verfügung gestellten Informationen geschehen. The condition of a component should ideally be within the "Condition of the machine" can be assessed. To do this to him it is necessary to assess criteria for the possible To set up "machine condition". This must be based on the the information made available to the sensors.
Dazu wird vorzugsweise eine "Footprint-Datei" erstellt, die zum Beispiel die folgende Form aufweisen könnte:For this purpose, a "footprint file" is preferably created for example could have the following form:
Beispiele solcher "Merkmale" sind die Störungshäufigkeit, Qualitätsmerkmale des Produktes, Vibrationspegel, Energie verbrauch usw.Examples of such "features" are the frequency of faults, Quality characteristics of the product, vibration level, energy consumption etc.
Eine solche Datei wird vorzugsweise für jede einer Anzahl verschiedener "Betriebsbedingungen" festgehalten zum Bei spiel für verschiedene Spinnrezepte, wenn die entsprechenden Maschinenzustände sich voneinander wesentlich unterscheiden lassen.Such a file is preferably used for each of a number various "operating conditions" recorded for the game for different spinning recipes if the corresponding ones Machine conditions differ significantly from each other to let.
Eine solche "Footprint-Datei" kann zum Beispiel als Element der Datei 594 (Fig. 3 und Fig. 8) vorgesehen werden.Such a "footprint file" can 594 (Fig. 3 and Fig. 8), for example, as an element of the file are provided.
Für jedes Merkmal ist es natürlich die normale Praxis, einen Vergleich des Istwertes mit einem Grenzwert bzw. mit einem Zielwert durchzuführen und Abweichungen vom Zielwert fest zustellen. Die Footprint-Datei ermöglicht auch ein solches Vorgehen, wobei beim Überschreiten eines Grenzwertes bzw. beim Feststellen einer unzulässigen Abweichung ein Alarm ausgelöst bzw. abgestellt werden kann. Insoweit enthält die Footprint-Datei nichts weiteres als eine Zusammenstellung der überwachten Parameter mit ihren zutreffenden Größen.For each characteristic, it is of course normal practice to have one Comparison of the actual value with a limit value or with a Target value and deviations from target value deliver. The footprint file also enables one Procedure, whereby if a limit value or an alarm when an impermissible deviation is detected can be triggered or turned off. To that extent contains the Footprint file is nothing more than a compilation the monitored parameters with their applicable sizes.
In Kombination mit einer geeigneten Auswertung ermöglicht die Footprint-Datei aber die erwünschte Beurteilung des "Maschinen-Zustandes". Dies kann zum Beispiel nach einem bekannten Verfahren (z. B. das Ausrechnen der Wurzel der Summe der Quadratwerte für ausgewählte Größen, beispiels weiseIn combination with a suitable evaluation the footprint file but the desired assessment of the "Machine condition". For example, after a known methods (e.g. calculating the root of the Sum of the square values for selected sizes, for example wise
zur Berücksichtigung einer Mehrzahl von Faktoren geschehen. Die wesentlichen Größen können sowohl Istwerte wie auch Abweichungen umfassen. Die Resultate der Auswertung werden dann dem Analysenmodul 28 bzw. dem Diagnosemodul 26 zur Verfügung gestellt.to take into account a variety of factors. The main variables can include actual values as well as deviations. The results of the evaluation are then made available to the analysis module 28 or the diagnosis module 26 .
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