УСТРОЙСТВО И СПОСОБ СБОРА ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ Российский патент 2010 года по МПК G05B19/418 

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится, в общем, к регистрации диагностических данных, которые имеют отношение к работе элемента оборудования.

Уровень техники

В технике известны различные типы оборудования. По существу, все оборудование подвержено отказам или рабочим состояниям частичного отказа. В общем, более простые механизмы (т.е. механизмы с малым количеством частей и/или рабочих состояний) легче анализировать и диагностировать, когда такое условие возникает. Во многих случаях, однако, рассматриваемое оборудование может ставить труднопреодолимые проблемы для идентификации причины неисправности. Например, некоторое оборудование состоит из тысяч (или десятков тысяч) индивидуальных компонентов и может дополнительно содержать сложную смесь механических, электрических, электромеханических, химических и базирующихся на программном обеспечении элементов. Хотя иногда можно легко выяснить, что в таком оборудовании имел место отказ, идентификация причины такого отказа может быть достаточно трудной (и может потребовать высоко квалифицированных экспертов на месте эксплуатации, дорогостоящего диагностического оборудования и значительного времени простоя для оборудования, которое обследуется).

Один простой подход к этой проблеме, по существу, связан с реактивным анализом причин текущего состояния части оборудования во время или после времени отказа. То есть обученные (или необученные) индивидуумы обследуют различные аспекты, условия и состояния оборудования и из этого анализа стараются выяснить и найти возможную причину для подтвержденного отказа. Такой подход, будучи успешным в некоторых условиях, становится в возрастающей степени менее эффективным и приемлемым по мере того, как возрастает сложность оборудования. Такое обследование может потребовать не только очень много времени, но также может потерпеть неудачу в его первичной цели - надежно идентифицировать основную причину (или причины) конкретного отказа.

Другой подход предоставляет ведущееся протоколирование одной или более точек данных, относящихся к работе оборудования. Например, может поддерживаться полная запись этих точек данных в течение работы контролируемого оборудования. Этот подход может потребовать больших объемов памяти и может дополнительно потребовать значительного времени и объема работ для интерпретации, обусловленных, по меньшей мере, частично, большими объемами данных (многие из которых скорей всего являются несущественными для отыскиваемой причины), формируемых при этом подходе.

Так называемый модуль записи "черный ящик" на современном самолете представляет другой подход. С помощью этого метода регистрируется только некоторый объем данных в течение времени. Например, во многих случаях данные, более старые, чем тридцатиминутный интервал, отбрасываются по принципу «первый входит/первый выходит». В черном ящике самолета, например, процесс регистрации позволяет получить выводы относительно катастрофического отказа. Это позволяет использовать уменьшенный объем данных, относящихся к соответствующему отказу, которые, вероятно, будут включать в себя достаточную информацию, способствующую идентификации причины отказа. Для некоторых целей этот подход представляет жизнеспособную стратегию. В других условиях, однако, этот подход может быть менее чем удовлетворительным.

В современном производственном средстве, например, даже значительная неисправность, которая приводит рассматриваемое оборудование к остановке, редко приводит к полному последующему неработоспособному состоянию. Вместо этого, например, в неисправном механизме неисправность может быть устранена и оборудование перезапущено. В степени, в которой такая неисправность может повторяться время от времени, это может быть экономически неэффективным и будет требовать объяснений и нахождения решений, но, тем не менее, оборудование восстанавливается и способно служить предусмотренной цели, по меньшей мере, ухудшенным способом. К сожалению, предыдущие методы записи данных в таких условиях часто предоставляют недостаточную информацию для поддержки полезного анализа причин в такой ситуации. Сами данные могут быть до некоторой степени (или полностью) неоднозначными по отношению к причине и результату. Короче говоря, известные методы сбора данных могут предоставлять слишком мало полезной (или слишком много нерелевантной) информации и по своей сути могут быть непригодными для применения в условиях некатастрофических отказов оборудования.

Краткое описание чертежей

Вышеописанные потребности, по меньшей мере, частично удовлетворяются посредством предоставления устройства и способа сбора диагностических данных, описываемых в последующем подробном описании, в частности со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - диаграмма последовательности операций, соответствующей различным вариантам осуществления изобретения;

Фиг.2 - схематичное представление потока данных во времени по отношению к памяти в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения;

Фиг.3 - блок-схема, соответствующая различным вариантам осуществления изобретения;

Фиг.4 - блок-схема, соответствующая различным вариантам осуществления изобретения;

Фиг.5 - схематичное представление вида спереди панели управления/отображения в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения; и

Фиг.6 - блок-схема, соответствующая различным вариантам осуществления изобретения.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что элементы на чертежах показаны для простоты и ясности и не должны быть представлены в соответствии с масштабом. Например, размеры некоторых из элементов на чертежах могут быть увеличены по отношению к другим элементам, способствуя лучшему пониманию различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Также, общеизвестные, но ясно понимаемые элементы, полезные или необходимые в коммерчески выполнимом варианте осуществления, часто не изображаются, чтобы не загромождать представление этих различных вариантов осуществления настоящего изобретения несущественными деталями. Также следует понимать, что используемые термины и выражения имеют обычное смысловое содержание, которое обычно придается таким терминам и выражениям специалистами в соответствующих областях исследования и изучения, если иное конкретное смысловое значение здесь излагается иным способом.

Говоря в общем, в соответствии с этими различными вариантами осуществления способ сбора диагностических данных для использования с, по меньшей мере, одним элементом оборудования предусматривает прием как данных процесса (во множество разных моментов времени, и где "данные процесса" понимаются, как содержащие цифровые данные процесса, аналоговые данные процесса или данные обоих видов), которые соответствуют работе элемента оборудования, так и видеоданных (также во множество разных моментов времени), которые также соответствуют работе элемента оборудования. Такие данные временно сохраняются в скользящем окне (перемещающемся окне), которое включает в себя множество разных моментов времени. Этот подход позволяет автоматически контролировать, по меньшей мере, первое предварительно определенное условие работы по отношению к элементу оборудования, и при обнаружении первого предварительно определенного условия работы автоматически долговременно сохраняет, по меньшей мере, множество данных процесса и видеоданных по мере того, как они появляются в перемещающемся окне, в момент времени, который является, по меньшей мере, по времени ближайшим тому, когда первое предварительно определенное условие работы обнаруживается, чтобы предоставлять зарегистрированное окно данных процесса и видеоданных.

В соответствии с предпочтительным подходом процесс затем продолжает контролировать оборудование и регистрировать дополнительные последующие перемещающиеся окна данных на долговременной основе в ответ на последующие события условия работы. Сконфигурированный таким образом процесс может автоматически регистрировать только вероятным образом релевантные окна данных, которые имеют отношение к отказам конкретного элемента оборудования, в течение некоторого периода времени (такого как, например, одна неделя или один месяц). В конце такого периода контроля зарегистрированные долговременно сохраненные данные могут собираться и просматриваться, чтобы облегчать анализ причин, относящийся к рассматриваемому оборудованию.

Этот подход делает возможным долгосрочный контроль без участия оператора элемента оборудования способом, который не создает помех обычной работе, обслуживанию и/или контролю оборудования, а также который сам не требует участия рабочего персонала или других лиц. Несмотря на такую долгосрочную характеристику контроля этот процесс не имеет тенденции генерировать явно большие объемы в основном бесполезных или несущественных данных. И посредством регистрации таких данных для множества соответствующих событий, представляющих интерес для оборудования, может быть легче во многих случаях для аналитика идентифицировать содержательные взаимосвязи и, тем самым, идентифицировать причину (или причины), обусловившую (ые) конкретные события.

Эти и другие преимущества станут более ясными после осуществления полного анализа и изучения последующего подробного описания. В соответствии с чертежами, в частности, фиг.1, процесс 10 сбора диагностических данных может содержать, если требуется, факультативный этап 11 выбора частоты (или частот) дискретизации для одного или более из вводов данных/видео (описываемых ниже). Например, один или более вводов данных процесса могут иметь множество разных возможных частот дискретизации, ассоциированных с ними; этот факультативный этап 11 позволяет выбрать предварительно определенную одну из этих частот дискретизации, чтобы, тем самым, сделать возможным управление результирующей степенью детализации регистрируемых данных.

Этот процесс 10 затем обеспечивает регистрацию 12 данных процесса во множестве разных моментов времени, которые соответствуют работе соответствующего контролируемого элемента оборудования (или, если требуется, множества таких элементов оборудования). В соответствии с одним предпочтительным подходом такие данные процесса, по существу, непрерывно присутствуют, при этом регистрация этих данных происходит в соответствии с некоторым регламентом выбора. В соответствии с другим подходом данные процесса поступают периодически, например, каждые десять миллисекунд.

Таким образом может учитываться любое количество дискретных потоков данных процесса. Например, в соответствии с предпочтительным подходом, таким образом, учитываются 256 дискретных цифровых вводов. Сами данные процесса могут содержать любые доступные и потенциально полезные данные, которые соответствуют действию, условию, контролируемому параметру, состоянию или команде, которые имеют отношение к оборудованию. Некоторые примеры потенциально полезных источников данных включают в себя, без ограничения указанным, выводы программируемых логических контроллеров, вводы, состояния стратегии управления и подобное, реле, датчики оптического луча, чувствительные к движению подвижных объектов ограничители и датчики, датчики на эффекте Холла и т.д.

В некоторых случаях может быть желательным просто принимать (этап 12) все доступные потоки данных процесса, которые соответствуют заданному элементу оборудования. В других случаях может применяться более избирательный выбор. Например, хотя точная причина конкретного события для данного оборудования может не быть известной, оператор может все же быть в достаточной степени уверенным, что причина проистекает вследствие конкретной части элемента оборудования, и может, поэтому, сделать выбор принимать только данные процесса, которые соответствуют этой конкретной части.

Процесс 10 также предусматривает прием (этап 13) видеоданных, которые также соответствуют работе элемента оборудования. И снова, процесс 10 предусматривает прием таких видеоданных во множество разных моментов времени. В предпочтительном варианте осуществления таким образом может приниматься множество таких видеопотоков (например, два, четыре или более таких источников). В соответствии с предпочтительным подходом сами видеопотоки являются уже оцифрованными (используя, например, стандарт, такой как MPEG 4 или подобный), чтобы, тем самым, обеспечивать их быстрое сохранение согласно этому изобретению. В альтернативе, однако, один или более видеопотоков могут содержать аналоговый сигнал при условии, что этот этап 13 приема включает в себя возможность оцифровки. (Конечно, должно быть возможным по выбору принимать аналоговый видеосигнал и сохранять его, используя аналоговые средства хранения, такие как магнитная лента для видеозаписи, но такой подход скорей всего будет давать под-оптимальные результаты во многих условиях.)

Если требуется, видеоданные могут регистрироваться, в общем, совместно с регистрацией данных процесса. При таком подходе, если процесс регистрирует данные процесса каждые десять миллисекунд, то видеоданные будут регистрироваться в то же самое время. В общем, однако, это скорей всего будет предоставлять больше информации видеоданных, чем было бы полезным для использования. Соответственно, хотя процесс 10 описан ниже как предусматривающий сохранение таких данных процесса и видеоданных синхронно друг с другом по отношению к их соответствующему исходному возникновению во времени, предпочтительным образом этот процесс принимает такие видеоданные с уменьшенной в некоторой степени частотой. Например, в то время как данные процесса можно принимать один раз каждые 10 миллисекунд, видеоданные могут приниматься один раз каждые 33 миллисекунды.

Процесс 10 затем временно сохраняет (этап 14) данные процесса и видеоданные в перемещающемся окне, которое включает в себя множество разных моментов времени. Этот этап может быть лучше проиллюстрирован со ссылкой на фиг.2. В различные моменты времени (например, каждые 10 миллисекунд), такие как T₁, T₂ и так далее, как изображено, данные процесса принимаются, как описано выше. Отметим, что это может включать в себя первый ввод данных, второй ввод данных и так далее вплоть до и включая N-й ввод данных (такой как 256-й ввод данных). (Замечание: в целях иллюстрации эти данные показаны здесь в буквенно-цифровой форме; т.е. ".7", "4", "1.4" и так далее.) Эти данные процесса последовательно упорядочиваются, по существу, на носителе для хранения данных (например, в одном или более запоминающих устройств). Более конкретно, эти данные передаются в область хранения и через эту область, представляющую перемещающееся окно 21 таких данных. В предпочтительном подходе это перемещающееся окно 21 имеет программируемую пользователем продолжительность, чтобы, тем самым, позволить пользователю выбирать конкретную продолжительность перемещающегося окна из некоторого диапазона возможных значений. Например, пользователь может выбирать продолжительность перемещающегося окна от одной секунды до 30 секунд (для многих приложений продолжительность около десяти секунд будет подходящей). Конечно, если требуется, могут использоваться другие диапазоны продолжительности для удовлетворения требований или ожидаемых потребностей заданного приложения или условия.

По мере того, как время проходит и превосходит продолжительность перемещающегося окна 21, данные процесса будут удаляться из перемещающегося окна 21 (предпочтительно по принципу «первый входит/первый выходит»). Сконфигурированное таким образом в предпочтительном подходе в любой заданный момент перемещающееся окно 21 будет содержать самые последние последовательные данные процесса, которые находятся ближе всего к текущему моменту во времени.

Аналогичным образом, видеоданные (например, первого видеоввода по N-й видеоввод, как изображено) также будут передаваться через перемещающееся окно. Хотя не является необходимым, что видеоданные соответствуют идентичным моментам во времени, которые соответствуют регистрации элементов потоков данных процесса, предпочтительно, чтобы такие видеоданные сохранялись во временной синхронизации с данными процесса.

Для облегчения последующего использования и анализа является предпочтительным, чтобы такие данные временно сохранялись, по меньшей мере, в перемещающемся окне 21, согласованном по времени, и понятным способом. В одном методе каждое событие регистрации данных (например, момент, когда данные, которые соответствуют каждому вводу данных процесса, регистрируются и сохраняются) сопоставлено с заданным соответствующим идентифицированным моментом времени. В другом методе каждый элемент данных процесса и видеоданных может сохраняться во взаимосвязи с соответствующей меткой времени. Еще в одном методе согласованная периодичность процесса регистрации/сохранения может основываться на установлении, по меньшей мере, временной структуры, в рамках которой происходящие события, которые подтверждаются регистрируемыми данными, могут интерпретироваться и анализироваться.

Конфигурированный и сформированный таким образом этот процесс 10 осуществляет прием как данных процесса, так и видеоданных и временно сохраняет эти потоки информации синхронно друг с другом в перемещающемся окне времени. В предпочтительном подходе "старые" данные (т.е. данные, которые вышли из перемещающегося окна времени) просто удаляются. Следовательно, для этих целей может быть достаточной относительно малая память, несмотря на возможность значительного количества вводов как данных процесса, так и вводов различных видеоданных.

В соответствии с фиг.1, оператор по выбору выбирает (этап 15) одно или более конкретных условий работы из множества разных условий работы, чтобы, тем самым, обеспечить контролируемое условие работы. Если требуется, в процессе 10 может по выбору обеспечиваться устанавливаемое по умолчанию условие работы, используемое в том случае, когда никакое конкретное условие работы не было таким образом выбрано или иным способом идентифицировано или запрограммировано. В процессе 10 затем выполняется автоматический контроль, по меньшей мере, это те условия работы по отношению к элементу оборудования.

Это представляющее интерес условие работы может быть, по существу, любым условием, которое будет изменяться для разных элементов оборудования. Возможные примеры таких условий работы включают в себя, без ограничения указанным, избыточные температуры, условия недостаточного давления или превышения давления, конкретные атмосферные содержания, избыточная (или отсутствующая) вибрация, механические или электрические события запуска переключения и т.д. Представляющее интерес условие работы может быть зависимым или быть независимым от данных процесса, которые предоставляются и принимаются в соответствии с настоящим изобретением. Например, если требуется, представляющее интерес условие работы может содержать конкретную временную, последовательную и/или одновременную комбинацию двух или более контролируемых элементов данных процесса (таких как температура для заданной области и близость элемента к другой конкретной области контролируемого оборудования).

При обнаружении (этап 17) такого условия работы процесс 10 затем автоматически долговременно сохраняет (этап 18), по меньшей мере, множество данных процесса и видеоданных, по мере того, как они появляются в перемещающемся окне времени. Это, в свою очередь, обеспечивает долговременную регистрацию данных, которые являются, по меньшей мере, по времени ближайшими к тому, когда обнаруживается заданное условие работы. В предпочтительном подходе эти данные перемещаются в другое местоположение памяти (такое как второе устройство памяти), чтобы быстро обеспечивать такое долговременное сохранение. (Используемый здесь термин "долговременное" противоположен термину "временное" хранение, предоставляемое перемещающимся окном, для работы с данными. Последнее предоставляет хранение данных в течение продолжительности перемещающегося окна, но более длительное хранение не требуется. Так как само перемещающееся окно имеет тенденцию быть достаточно коротким, оно является "временным". "Долговременное" хранение не должно быть таким постоянным, как в нестираемой памяти, но предназначено для хранения в течение значительно более долгого времени, чем продолжительность перемещающегося окна. Например, в заданном приложении может быть приемлемым сохранение таких зарегистрированных данных в течение дня, недели, месяца или дольше.)

Вслед за регистрацией данных в пределах заданного перемещающегося окна времени и передачи этой информации для долговременного хранения в ответ на некоторое запускающее событие, как описано, этот процесс 10 затем предпочтительно автоматически, по существу, устанавливается в исходное положение и начинает снова автоматически контролировать 16 соответствующее условие работы. (Также возможно, конечно, запрограммировать процесс 10 для использования другого условия работы в качестве последующего запускающего события, следующего за первым запускающим событием.) В соответствии с одним подходом эта установка процесса в исходное положение может включать в себя автоматическое удаление любых данных процесса и/или видеоданных, которые были приняты, до и/или после перемещающегося окна, которые были долговременно сохранены, чтобы, тем самым, обеспечить начало процесса с заданной точки с очищенным буфером перемещающегося окна.

Как описано, процесс 10 обеспечивает долговременное хранение соответствующих данных перемещающегося окна автоматически при обнаружении предварительно определенного условия работы. Если требуется, этот процесс 10 также может учитывать контролируемое пользователем запускающее событие. При обнаружении 19 контролируемого пользователем запускающего события процесс 10 может затем снова обеспечивать автоматическое долговременное сохранение 18 данных, присутствующих внутри перемещающегося окна времени. Это, в свою очередь, позволяет оператору вручную осуществлять регистрацию данных, чтобы, тем самым, тестировать процесс и/или чтобы менять предварительно определенное условие работы.

Такой процесс может быть реализован и осуществлен множеством способов. Со ссылкой на фиг.3 ниже описан вариант осуществления системы для иллюстрации, по меньшей мере, некоторых потенциальных иллюстративных платформ, обеспечивающих поддержку.

Это иллюстративное устройство 30 сбора диагностических данных включает в себя множество вводов 31 данных работы оборудования процесса, которые, в этом иллюстративном примере, работоспособно соединены с вводами данных процесса (такими как вводы, которые предоставляются контроллерам для элемента оборудования) и/или выводами (такими как командные сигналы для двигателей машин, исполнительных механизмов и подобного для элемента оборудования) отдельной части/элемента оборудования 32. Могут использоваться различные существующие платформы, чтобы удовлетворять эту необходимость, включающую в себя платы цифрового ввода/вывода, имеющие 32 ввода на плату, которые производятся компанией National Instruments. В заданной конфигурации некоторые или все из этих вводов цифровых данных могут работать совместимо с некоторым стандартом подсистемы связи, таким как Ethernet или Data Highway Plus, которые поддерживаются компанией Rockwell Software.

Это устройство 30 также включает в себя один или более вводов 33 видеоданных работы оборудования, которые оперативно связаны с устройствами 34 видеоввода (имеющими, например, пиксельное разрешение 640 на 480). В предпочтительном варианте осуществления эти устройства 34 видеоввода эффективно содержат устройства регистрации неподвижного видео (хотя фактически могут содержать видеокамеры на 30 кадров в секунду, которые часто используются для регистрации так называемого живого действия) и обычно размещаются, чтобы предоставлять обзор части элемента оборудования 32. Например, если существующая проблема представляет неисправность в конкретном местоположении оборудования 32, эти устройства 34 видеоввода могут позиционироваться, ориентироваться, нацеливаться и фокусироваться, чтобы предоставлять один или более видов этого конкретного местоположения и/или других местоположений, которые могут быть интересны для поиска причины (или последствия) такой неисправности. Устройства видеоввода могут быть полноцветными, монохроматическими или иметь любую другую цветовую схему (такую как расширенного искусственного цвета, который может использоваться платформой видеоввода инфракрасного диапазона). Такие устройства видеоввода и методы монтирования хорошо известны в данной области техники, и, поэтому, дополнительное описание здесь не приводится ради краткости и концентрации на описании изобретения.

Устройство 30 сбора диагностических данных дополнительно содержит первое запоминающее устройство 35, которое соединено с множеством вводов 31 цифровых данных работы оборудования и вводов 33 видеоданных работы оборудования для временного сохранения вышеописанного перемещающегося окна 21 данных, включающего в себя такие данные, которые соответствуют множеству разных моментов времени (предпочтительно последовательным способом). Это первое запоминающее устройство 35 может содержать единичный модуль памяти или может содержать множество модулей памяти. Также можно реализовать часть или все это первое запоминающее устройство 35 с использованием удаленного средства памяти, в отличие от локального средства памяти, и/или предоставить резервное временное хранилище. Размер запоминающего устройства должен, конечно, быть достаточным для хранения, по меньшей мере, максимального ожидаемого количества данных. Например, если поддерживается 256 дискретных вводов цифровых данных, может быть подходящим объем памяти 512 MB. Такие варианты выбора конфигурации понятны специалистам в данной области техники и не требуют никакого дополнительного уточнения. (Здесь можно также отметить, что такое управление памятью может легко предоставляться и поддерживаться любым из широкого многообразия известных способов, включающих в себя, например, использование персонального компьютера (настольного, портативного или монтируемого в стойке) (не показан), на котором исполняется операционная система реального времени, такая как Windows 2000, как хорошо известно специалистам в данной области техники.) Эти вводы цифровых данных должны обычно предоставляться с оптической развязкой в соответствии с хорошо известной технологией предшествующего уровня техники.

Ввод 36 состояния работы оборудования также оперативно связан с элементом оборудования 32. Эта связь может быть прямым соединением с самим элементом оборудования 32 (например, с конкретным портом ввода/вывода программируемого логического контроллера) или может содержать, в комбинации с таким прямым соединением, или вместо него, соединение с одним или более вводами 31 данных процесса. Конкретное состояние (или состояния) работы оборудования, которое должно контролироваться в заданном случае, будет конечно меняться с самим оборудованием и природой проблемы, которая должна диагностироваться, или проблемой, которая должна быть обследована. В некоторых случаях может быть достаточным очень ограниченное количество точек контроля, тогда как в других случаях может являться необходимым или полезным контролировать большее множество разных условий.

Блок 37 запуска регистрации данных оперативно соединен с вводом 36 состояния работы оборудования. Блок 37 запуска регистрации данных реагирует на информацию состояния работы контролируемого оборудования, например, вызывая перемещение, по меньшей мере, частей текущего (или близкого по времени) перемещающегося окна 21 данных, которые временно сохранены в первом запоминающем устройстве 35, чтобы они перемещались во второе запоминающее устройство 38. В предпочтительном варианте такое перемещение является, по меньшей мере, по существу, одновременным с наступлением состояния, представляющего интерес (или состояний) работы. Также в предпочтительном варианте осуществления такое перемещение вызывает перемещение всех частей перемещающегося окна данных в сравнении с его только некоторым подмножеством, хотя может использоваться последний подход, если требуется. В действительности, этот блок 37 запуска регистрации данных регистрирует данные/видео внутри перемещающегося окна 21 в ответ на обнаружение события, представляющего интерес.

Например, если контролируемое условие представляет собой условие неисправности в конкретном местоположении в элементе оборудования 32, при обнаружении этого условия неисправности посредством ввода 36 состояния работы оборудования блок 37 запуска регистрации захвата данных обеспечивает, что данные процесса и видеоданные, относящиеся к этому условию неиправности (которые текущим образом временно содержатся в перемещающемся окне 21), долговременно сохраняются во втором запоминающем устройстве 38. Согласно фиг.4 это второе запоминающее устройство 38 может иметь объем для удовлетворения ожидаемых требований заданного приложения, но предпочтительно имеет достаточную емкость для вмещения множества событий таким образом зарегистрированных данных. Например, как показано, второе запоминающее устройство 38 может сохранять первое зарегистрированное перемещающееся окно 41 и, в дополнение, вплоть до дополнительного количества N зарегистрированных перемещающихся окон 42 (где N - целое число, например десять, пятьдесят, одна сотня и т.д.). Так же, как первое запоминающее устройство 35, второе запоминающее устройство 38 может содержать одиночную интегрированную платформу или может быть реализовано посредством использования множества модулей памяти, и также может либо предоставляться локальным образом, либо частично или полностью располагаться удаленно.

В отличие от первого запоминающего устройства 35, где входящие данные вызывают скорее всего последовательность удаления соответствующих данных (согласно механизму временного хранения по принципу «первый входит/первый выходит»), второе запоминающее устройство 38, предпочтительно, не удаляет ранее сохраненные захваченные перемещающиеся окна в пользу более новых данных. Вместо этого, такие снимки данных сохраняются до тех пор, пока оператор не выберет вариант их удаления. Второе запоминающее устройство 38 может содержать, например, память на 20 GB.

Согласно фиг.3 также может быть желательным по выбору включить туда контролируемый пользователем блок 39 запуска. Блок 37 запуска регистрации данных может быть чувствительным также к такому контролируемому пользователем блоку запуска 39, так что контролируемый пользователем блок 39 запуска будет вызывать долговременное сохранение перемещающегося окна во втором запоминающем устройстве 38. Такой контролируемый пользователем блок 39 запуска может обеспечиваться посредством нескольких возможных способов. В одном варианте, согласно фиг.5, дисплей 50 с сенсорным экраном может включать в себя такой блок 39 запуска вместе с другими потенциально полезными вводами или выводами. Например, как показано, может использоваться переключатель Пуск 51 и Остановка 52, чтобы позволять пользователю инициировать вышеописанный процесс и останавливать вышеописанный процесс (в соответствии с предпочтительным вариантом, контролируемый пользователем блок 39 запуска также может активироваться или деактивироваться с помощью переключателей Пуск 51 и Остановка 52). Отображающая область 53 может обслуживать многообразие функций. Например, обратная связь относительно текущего и/или предыдущего состояния, действия и/или команды могут отображаться, используя текст, изображения или некоторую комбинацию перечисленного. Могут предусматриваться прокручивающие кнопки 54 в соответствии с хорошо известным способом предшествующего уровня техники, чтобы позволять просматривать такую информацию и, тем самым, предоставлять быстрый доступ к информации, которая не может отображаться в текущее время. Такой пользовательский интерфейс также может включать в себя, например, кнопку Помощь 56 (чтобы получать информацию помощи относительно работы устройства сбора диагностических данных и подобного), кнопку Печать 55 (чтобы обеспечивать печать, например, информации, в текущее время (или ранее) отображаемой в отображающей области 53), и другие кнопки команд для обеспечения успешного использования и взаимодействия с устройством.

Конфигурированное таким образом устройство может принимать поток данных процесса, которые соответствуют работе элемента оборудования, и поток видеоданных, которые также соответствуют работе элемента оборудования, через вводы 31 и 33 данных процесса и видеоданных. Первое запоминающее устройство 35 может затем принимать и временно сохранять эти потоки данных процесса и видеоданных, которые возникают в течение относительно короткого перемещающегося окна времени. При обнаружении, по меньшей мере, одного предварительно определенного условия работы (через ввод 36 состояния работы оборудования) блок 37 запуска регистрации данных может затем автоматически обеспечивать то, что поток данных процесса и видеоданных, которые временно хранятся в первом запоминающем устройстве, которое соответствует перемещающемуся окну 21 времени, передается во второе запоминающее устройство 38 для долговременного сохранения в нем. Устройство может затем автоматически устанавливаться в исходное положение и начинать контроль следующего наступления этого (или некоторого другого) условия работы, представляющего интерес.

Эти возможности и режимы, в свою очередь, обеспечивают возможность не требующей участия оператора работы устройства. После необходимого соединения с элементом (или элементами) соответствующего оборудования устройство может активироваться и оставляться без надзора. В некоторое более позднее время оператор может извлечь зарегистрированные данные, которые были долговременно сохранены во втором запоминающем устройстве 38 (либо локально, либо удаленно), чтобы провести анализ данных как часть работы по идентификации причины или причин для нежелательного условия работы. После окончания этого действия устройство затем легко отделяется от элемента оборудования и либо хранится, либо перемещается к другому элементу оборудования для осуществления другой процедуры контроля.

Как описано, устройство сбора диагностических данных находится на месте эксплуатации и скорей всего относительно близко к элементу оборудования, который должен контролироваться. Во многих случаях это без сомнения будет предпочтительным вследствие потенциального большого количества взаимосвязей между этими компонентами. В некоторых случаях, однако, может быть предпочтительным таким образом контролировать элемент оборудования из удаленного местоположения. В таком случае скорей всего будет предпочтительным установить линию связи между элементом оборудования и устройством сбора диагностических данных, которая имеет тенденцию гарантировать точность и достоверность не только самих сохраненных элементов данных, а их зарегистрированных временных взаимосвязей по отношению к друг к другу.

Как описано, отдельное устройство сбора диагностических данных может использоваться с одним или более элементами оборудования. При наличии достаточных возможностей ввода описанного предпочтительного варианта осуществления такие конфигурации скорей всего будут достаточными для многих или большинства сценариев. При случае, однако, количество вводов данных процесса и/или видеоисточников может превосходить емкость ввода единичного такого устройства сбора диагностических данных. В таком случае, согласно фиг.6, могут использоваться многочисленные устройства сбора диагностических данных, чтобы контролировать элемент (или элементы) оборудования. Хотя такой контроль может осуществляться дискретным способом, в предпочтительном подходе данные, сохраненные каждым, будут синхронизироваться с данными, которые сохранены в других платформах. Один способ влиять на этот результат - это сконфигурировать и запрограммировать одно из устройств сбора диагностических данных в качестве главного устройства 30 сбора диагностических данных. При работе в таком режиме главное устройство 30 будет выдавать сигналы синхронизации (такие как главный тактовый сигнал) и/или сигнализацию управления (такую как START (Пуск), STOP (Остановка), TRIGGER (запуск) и другие подобные команды) на остальные устройства 61 и 62 сбора диагностических данных.

За счет облегчения приема и регистрации некоторого количества данных перед событием в течение соответствующего (но относительно короткого) периода времени, по меньшей мере, в некоторой степени перед событием, представляющим интерес, настоящее изобретение может значительно облегчить анализ причин появления события. Настоящее изобретение не требует никакой модификации управляющего программного обеспечения для анализируемого элемента оборудования и может быть реализовано на переносной и допускающей повторное использование платформе.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что широкое многообразие модификаций, изменений и комбинаций могут быть осуществлены по отношению к вышеописанным вариантам осуществления без отхода от сущности и объема этого изобретения и что такие модификации, изменения и комбинации должны рассматриваться как входящие в объем изобретательской концепции. Например, вышеописанный процесс может дополнительно использовать вводы аналогового сигнала, которые соответствуют работе элемента оборудования (многие более старые части и даже многие более новые элементы производственного оборудования используют управляющее оборудование, которое использует аналоговые датчики, которые обеспечивают вывод аналогового сигнала, такой как диапазон текущих значений, которые соответствуют диапазону управляющих настроек или ответов). Такой вариант выбора может обеспечивать возможность использования полезных сигналов, которые иначе не предоставляются в цифровом формате. В таком случае аналоговый сигнал (сигналы) будет предпочтительно оцифровываться, чтобы облегчать его хранение согласно вышеописанному процессу. В качестве другого варианта выбора могут предлагаться многочисленные перемещающиеся окна переменной продолжительности. Например, оператор может выбирать из, например, односекундного перемещающегося окна, пятисекундного перемещающегося окна, десятисекундного перемещающегося окна, 30-секундного перемещающегося окна и так далее. В качестве другого примера, этот процесс может учитывать два разных условия работы. В такой конфигурации может использоваться продолжительность первого перемещающегося окна (например, пять секунд) при сохранении данных, которые по времени соответствуют первому запуску условия работы, и может использоваться продолжительность второго перемещающегося окна (например, десять секунд) при сохранении данных, которые по времени соответствуют второму запуску другого условия работы.

Изобретение относится к регистрации диагностических данных, которые имеют отношение к работе элемента оборудования. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, за счет обеспечения возможности автоматизированной, не требующей участия оператора регистрации информации, которая соответствует будущему состоянию контролируемых условий работы. В способе данные процесса и видеоданные, которые имеют отношение к работе элемента оборудования, принимаются и временно регистрируются и сохраняются в скользящем окне, которое включает в себя множество разных моментов времени. При обнаружении представляющего интерес предварительно определенного условия работы по отношению к элементу оборудования, по меньшей мере, часть данных, которые текущим образом появляются в скользящем окне, долговременно сохраняется с возможностью воспроизведения таких данных, доступных для последующего анализа. Устройство сбора содержит: средство ввода данных процесса для приема потока данных процесса; средство ввода видеоданных, для приема потока видеоданных; два запоминающих устройства для приема данных процесса и видеоданных и для временного сохранения; средство запуска по условию работы, для приема информации запуска, блок запуска регистрации данных. 3 н. и 30 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ сбора диагностических данных для использования с, по меньшей мере, одним элементом оборудования, содержащий:
прием данных процесса во множестве разных моментов времени, которые соответствуют работе элемента оборудования;
прием видеоданных во множестве разных моментов времени, которые соответствуют работе элемента оборудования;
временное сохранение данных процесса и видеоданных в скользящем окне, которое включает в себя множество разных моментов времени, в том числе, по меньшей мере, 5 с данных процесса и видеоданных, непосредственно предшествующих настоящему моменту времени;
автоматический контроль, по меньшей мере, первого предварительно определенного условия работы по отношению к элементу оборудования;
при обнаружении первого предварительно определенного условия работы автоматическое долговременное сохранение, по меньшей мере, некоторого множества данных процесса и видеоданных, которые появляются в скользящем окне, в момент времени, который является, по меньшей мере, ближайшим по времени к тому моменту времени, когда обнаруживается первое предварительно определенное условие работы, чтобы обеспечить зарегистрированное окно данных процесса и видеоданных.

2. Способ по п.1, в котором прием данных процесса дополнительно содержит прием данных процесса, касающихся состояний некоторого множества разных механических элементов элемента оборудования.

3. Способ по п.1, в котором прием видеоданных дополнительно содержит прием, по меньшей мере, от двух отдельных видеоисточников, которые соответствуют двум отдельным видеокамерам.

4. Способ по п.1, в котором прием видеоданных дополнительно содержит прием стоп-кадров видеоизображения.

5. Способ по п.1, в котором прием данных процесса дополнительно содержит прием выборок данных процесса с первой частотой дискретизации;
прием видеоданных дополнительно содержит прием выборок видеоданных со второй частотой дискретизации, причем вторая частота дискретизации отличается от первой частоты дискретизации.

6. Способ по п.5, в котором временное сохранение данных процесса и видеоданных в скользящем окне, которое включает в себя множество разных моментов времени, дополнительно содержит временное сохранение данных процесса и видеоданных в скользящем окне, которое представляет собой скользящее окно динамически программируемой пользователем продолжительности.

7. Способ по п.1, в котором контроль, по меньшей мере, первого предварительно определенного условия работы по отношению к элементу оборудования дополнительно содержит контроль, по меньшей мере, первого предварительно определенного условия работы, которое соответствует состоянию отказа элемента оборудования.

8. Способ по п.7, в котором состояние отказа элемента оборудования представляет собой условие неисправности.

9. Способ по п.1, дополнительно содержащий автоматическое удаление данных процесса и видеоданных, которые были приняты следом за скользящим окном и которые, данные процесса и видеоданные, не были иначе долговременно сохранены.

10. Способ по п.1, в котором временное сохранение данных процесса и видеоданных дополнительно содержит временное сохранение данных процесса и видеоданных синхронно друг с другом.

11. Способ по п.1, дополнительно содержащий выбор частоты дискретизации для приема данных процесса из множества разных частот дискретизации; причем прием данных процесса дополнительно содержит прием данных процесса в соответствии с этой частотой дискретизации.

12. Способ по п.1, дополнительно содержащий выбор конкретного условия работы из множества разных условий работы в качестве первого предварительно определенного условия работы.

13. Способ по п.1, в котором контроль, по меньшей мере, первого условия работы по отношению к элементу оборудования дополнительно содержит контроль множества условий работы по отношению к элементу оборудования.

14. Способ по п.13, в котором при обнаружении первого предварительно определенного условия работы долговременное сохранение, по меньшей мере, множества данных процесса и видеоданных дополнительно содержит при обнаружении любого из множества условий работы, долговременное сохранение упомянутого, по меньшей мере, множества данных процесса и видеоданных.

15. Способ по п.1, дополнительно содержащий предоставление контролируемого пользователем средства запуска; при обнаружении действия контролируемого пользователем средства запуска долговременное сохранение, по меньшей мере, множества данных процесса и видеоданных, которые появляются в скользящем окне, в момент времени, который является, по меньшей мере, ближайшим по времени к тому моменту, когда обнаруживается срабатывание контролируемого пользователем средства запуска, чтобы обеспечить зарегистрированное окно данных процесса и видеоданных.

16. Устройство сбора диагностических данных, содержащее:
множество средств ввода данных процесса работы оборудования;
множество средств ввода видеоданных работы оборудования;
первое запоминающее устройство, при функционировании соединенное с множеством средств ввода данных процесса работы оборудования и множеством средств ввода видеоданных работы оборудования, на котором осуществляют временное сохранение скользящего окна данных, содержащего данные процесса работы оборудования и видеоданные работы оборудования, которые соответствуют множеству разных моментов времени, включающие в себя, по меньшей мере, 5 с данных процесса работы оборудования и видеоданные работы оборудования, непосредственно предшествующих настоящему моменту времени;
средство ввода состояния работы оборудования;
второе запоминающее устройство, при функционировании соединенное с первым запоминающим устройством, на котором долговременно сохраняют зарегистрированные данные события, содержащие, по меньшей мере, части, по меньшей мере, одного скользящего окна данных, которое было временно сохранено в первом запоминающем устройстве, в момент времени, который является, по меньшей мере, по существу, одновременным с наступлением предварительно определенного состояния работы оборудования;
блок запуска регистрации данных, при функционировании соединенный со средством ввода состояния работы оборудования и при функционировании соединенный с первым запоминающим устройством.

17. Устройство сбора диагностических данных по п.16, в котором, по меньшей мере, некоторые из множества средств ввода данных процесса работы оборудования при функционировании соединены со средствами вывода данных процесса отдельной части оборудования.

18. Устройство сбора диагностических данных по п.17, в котором, по меньшей мере, некоторые из множества средств ввода видеоданных работы оборудования при функционировании соединены с устройством видеоввода.

19. Устройство сбора диагностических данных по п.18, в котором, по меньшей мере, одно из устройств видеоввода размещено с возможностью предоставления обзора части упомянутой отдельной части оборудования.

20. Устройство сбора диагностических данных по п.16, в котором, по меньшей мере, одно из множества средств ввода видеоданных работы оборудования представляет собой средство ввода стоп-кадров видеоданных.

21. Устройство сбора диагностических данных по п.20, в котором все из множества средств ввода видеоданных работы оборудования представляют собой средства ввода стоп-кадров видеоданных.

22. Устройство сбора диагностических данных по п.16, в котором скользящее окно данных, которое долговременно сохраняется в первом запоминающем устройстве, содержит данные процесса работы оборудования и видеоданные работы оборудования, которые сохраняются синхронно друг с другом по отношению к их соответствующим исходным наступлениям во времени.

23. Устройство сбора диагностических данных по п.16, в котором второе запоминающее устройство имеет достаточную емкость для сохранения множества зарегистрированных данных событий.

24. Устройство сбора диагностических данных по п.16, дополнительно содержащее контролируемый пользователем блок запуска; причем блок запуска регистрации данных дополнительно при функционировании соединен с контролируемым пользователем блоком запуска.

25. Устройство сбора диагностических данных по п.16, в котором блок запуска регистрации данных дополнительно содержит средство запуска для реагирования на предварительно определенное состояние работы оборудования, которое обнаруживается через средство ввода состояния работы оборудования.

26. Устройство сбора диагностических данных по п.25, в котором реагирование на предварительно определенное состояние работы оборудования включает в себя перемещение, по меньшей мере, частей скользящего окна данных, которое временно сохранено в первом запоминающем устройстве, в момент времени, который является, по меньшей мере, по существу, одновременным с наступлением предварительно определенного состояния работы оборудования, во второе запоминающее устройство для долговременного хранения в качестве зарегистрированных данных события.

27. Устройство сбора диагностических данных по п.26, в котором перемещение, по меньшей мере, частей скользящего окна данных дополнительно включает в себя перемещение всех частей скользящего окна данных.

28. Устройство сбора диагностических данных, содержащее:
средство ввода данных процесса для приема потока данных процесса, который соответствует работе элемента оборудования;
средство ввода видеоданных для приема потока видеоданных, который соответствует работе элемента оборудования;
первое запоминающее устройство для приема данных процесса и видеоданных и для временного сохранения, по меньшей мере, 5 с потока данных процесса и потока видеоданных, которые появляются в течение скользящего окна времени;
второе запоминающее устройство;
средство запуска по условию работы для приема информации запуска относительно, по меньшей мере, одного предварительно определенного условия работы, касающегося элемента оборудования, и для предоставления сигнала запуска в ответ на обнаружение, по меньшей мере, одного предварительно определенного условия работы, для побуждения того, чтобы поток данных процесса и поток видеоданных, которые в то время временно сохранялись в первом запоминающем устройстве и которые соответствуют скользящему окну времени, передавались в и долговременно сохранялись во втором запоминающем устройстве.

29. Устройство сбора диагностических данных по п.28, в котором средство ввода видеоданных дополнительно предназначено для приема множества потоков видеоданных, которые соответствуют работе элемента оборудования.

30. Устройство сбора диагностических данных по п.29, в котором потоки видеоданных представляют собой потоки стоп-кадров видеоизображения.

31. Устройство сбора диагностических данных по п.28, в котором скользящее окно времени равно приблизительно 10 с.

32. Устройство сбора диагностических данных по п.28, в котором второе запоминающее устройство имеет достаточную емкость для долговременного сохранения данных процесса и видеоданных, которые соответствуют множеству скользящих окон времени.

33. Устройство сбора диагностических данных по п.28, в котором первое запоминающее устройство дополнительно предназначено для приема данных процесса и видеоданных и для временного сохранения потока данных процесса синхронно с потоком видеоданных, которые появляются в течение скользящего окна времени.