机械健康监控系统用户界面的智能配置的制作方法
【专利说明】机械健康监控系统用户界面的智能配置
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2014年7月28日提交的名称为“带有处理控制系统的整合振动输入输出卡的方法和装置(Methods and Apparatus for Integral Vibrat1n Inputand Output Card with Process Control System) ”的共同未决临时专利申请序列号62/029, 606的优先权。
技术领域
[0003]本发明涉及机器控制和机器状态监控领域。更具体地，本发明涉及用于基于将对机器进行的特定类型的测量自动配置分布式控制系统中的用户界面屏幕以简化机器状态监控配置选项的呈现的系统。
【背景技术】
[0004]在现有的机械健康监控和机器保护系统中，不同的测量类型，例如相对轴振、外壳震动、轴向推力/差异膨胀、外壳膨胀、偏心率和转速计测量需要独特的数据采集硬件电子器件。近来，已开发了可被配置成使用共用采集硬件电子器件执行多种测量类型的硬件电路。然而，由于软件限制或编程快捷方式，用于配置机械健康监控/保护系统和过程控制系统的软件用户界面继续呈现不适用于特定测量类型的配置参数。这不必要地使针对特定测量类型配置这种系统的过程变得复杂。
[0005]例如，如图4所示，已知的用于过程控制1/0卡的配置用户界面为模拟通道和数字通道提供了配置选项卡，尽管关联的I/o模块可仅仅是模拟模块或数字模块-而非二者。
[0006]在图5描绘的另一个实例中，为加速度测量显示了机械保护测量“键相位(Keyphasor)”配置(且变灰)，尽管这些配置选项并不适用于所选择的测量类型。这导致配置显示屏幕不必要地复杂且拥挤。
[0007]在图6描绘的再另一个当前实例中，显示了 nX机械保护测量配置参数(且变灰)，尽管尚未选择测量值复选框。同样，这导致配置显示屏幕不必要地复杂。
[0008]因此，需要自动地向用户呈现仅那些将使用特定传感器类型进行的特定测量所需的配置选项的智能用户界面。
【发明内容】
[0009]本发明的各种实施方案提供了一种软件用户界面，其基于所选择的机器测量类型对相关配置参数进行过滤以便用户界面屏幕上仅出现那些适用于所选择的测量类型的参数。进一步地，仅当选择特定的测量值用于采集时，才使测量类型内的各个测量值的配置参数可用。这大大简化了配置用户界面上显示的信息。
[0010]本发明的实施方案提供了机械健康监控模块，其基于振动信号处理机器振动数据并将机器振动数据提供给分布式控制系统。机械健康监控模块优选包括信号调节电路、处理电路和逻辑发生器电路。信号调节电路具有用于从附接至机器的传感器接收模拟传感器信号的接口、用于调节模拟传感器信号的放大和滤波电路，和用于将模拟传感器信号转换成数字传感器信号的模拟数字转换电路。处理电路包括多个并行数字信号处理通道，每一个数字信号处理通道可操作以对数字传感器信号的相应一个信号进行处理以生成每通道多种不同类型的测量数据。逻辑发生器电路可操作以从处理电路接收第一类型测量数据，并确定机器工作状态已发生改变，如第一类型测量数据所指示的那样。逻辑发生器电路也可操作以将处理电路配置成基于机器工作状态的改变生成第二类型测量数据。逻辑发生器电路根据分布式控制系统本地的输入输出数据协议将第一和第二类型的测量数据格式化。
[0011]在一些实施方案中，模拟传感器信号包括至少一个模拟式转速计信号，模拟数字转换电路将模拟式转速计信号转换成数字式转速计信号，处理电路对数字式转速计信号进行处理以生成机器速度数据，且逻辑发生器电路确定机器工作状态已发生改变，如机器速度数据的改变所指示的那样。
[0012]在一些实施方案中，逻辑发生器电路基于机器速度数据确定机器工作状态已从稳态速度状态改变成减速状态，且其将处理电路配置成生成包括在机器处于减速状态时测量的瞬态震动波形的第二类型测量数据。
[0013]在一些实施方案中，逻辑发生器电路基于机器速度数据确定机器工作状态已改变，机器速度数据指示机器速度从高于预定速度阈值下降至低于预定速度阈值，且其将处理电路配置成在机器工作状态低于预定速度阈值时生成第二类型测量数据，而在机器工作状态高于预定速度阈值时生成第一类型测量数据。
[0014]在一些实施方案中，在第一频率范围内收集第一类型测量数据，而在与第一频率范围不同的第二频率范围内收集第二类型测量数据。
[0015]在一些实施方案中，处理电路的并行数字信号处理通道的至少其中之一生成数字式转速计信号的时间波形形式的测量数据。
[0016]在一些实施方案中，逻辑发生器电路与分布式控制系统的输入输出总线电通信，逻辑发生器电路通过输入输出总线接收由连接至输入输出总线的其它机器测量模块生成的指示机器工作状态的离散输入值。逻辑发生器电路基于一个或多个离散输入值的改变确定机器工作状态已改变，且其基于一个或多个离散输入值的改变调节报警级别或生成第二类型测量数据。
[0017]在一些实施方案中，传感器信号包括机器振动信号，且处理电路包括峰值检测通道，峰值检测通道接收机器振动信号，在预定采样时间段期间对机器振动信号进行采样，检测采样时间段期间机器振动信号的峰值振幅值，并产生峰值振幅值的时间序列。在这些实施方案中，第一类型或第二类型测量数据包括峰值振幅值的时间序列。
[0018]另一方面，本发明的实施方案涉及包括输入输出总线、机械健康监控模块、分布式控制系统控制器和分布式控制系统操作员计算机的分布式控制系统。根据分布式控制系统本地的数据通信协议通过输入输出总线转移数据。机械健康监控模块优选包括信号调节电路、处理电路和逻辑发生器电路。信号调节电路具有用于从附接至机器的振动传感器接收模拟振动信号的接口、用于调节模拟振动信号的放大和滤波电路，和用于将模拟振动信号转换成数字振动信号的模拟数字转换电路。处理电路包括多个并行数字处理通道，每一个数字处理通道对数字振动信号的相应一个信号进行处理以生成每通道多个标量振动值。逻辑发生器电路接收标量振动值，并根据分布式控制系统本地的输入/输出通信协议将标量振动值格式化。分布式控制系统控制器包括具有一个或多个快速扫描寄存器。接口电路可操作以以预定速率扫描输入输出总线以将一个或多个标量振动值接收到快速扫描寄存器内。分布式控制系统操作员计算机执行用户界面软件以:
[0019]生成用于在用户界面装置上显示的第一图形用户界面屏幕，其包括测量类型选择区，但不包括传感器配置选项区，
[0020]接收用户在测量类型选择区输入的测量类型选择，
[0021]基于测量类型选择，生成用于在用户界面装置上显示的第二图形用户界面屏幕，其包括一个或多个第一图形用户界面屏幕中不包括的传感器配置选项区，其中传感器配置选项区对于将用于进行由测量类型选择所指示的测量的传感器类型而言是特定的，
[0022]接收用户在传感器配置选项区输入的传感器配置选择，以及
[0023]基于测量类型选择和传感器配置选择生成用于配置机械健康监控模块的配置数据。
[0024]在一些实施方案中，分布式控制系统操作员计算机执行用户界面软件以自动分配一个或多个待读入到一个或多个快速扫描寄存器内的标量振动值，其中分配至少部分地基于测量类型选择。
[0025]在一些实施方案中，分布式控制系统操作员计算机执行用户界面软件以:
[0026]生成包括机械跳闸延时输入区的图形用户界面屏幕，机械跳闸延时输入区首先被预设为如行业标准例如API 670标准所规定的默认跳闸延时值，
[0027]生成包括机械跳闸延时的一个或多个输入选项区的图形用户界面屏幕，其中用户可输入除默认跳闸延时值之外的跳闸延时值，
[0028]接收用户在机械跳闸延时输入区输入的跳闸延时选择，以及
[0029]至少部分地基于跳闸延时选择生成用于配置控制逻辑例程的配置数据。
[0030]在一些实施方案中，分布式控制系统操作员计算机执行用户界面软件以:
[0031]生成控制逻辑例程配置数据以首先为与多个传感器对应的多个传感器输入实现如行业标准针对与所规定的机械保护旁路，
[0032]生成包括一个或多个输入选项区的图形用户界面屏幕，其中用户可选择为一个或多个传感器输入禁用机械保护旁路，
[0033]接收用户在一个或多个输入选项区输入的机械保护旁路选择，以及
[0034]至少部分地基于机械保护旁路选择生成用于配置控制逻辑例程的配置数据。
[0035]在一些实施方案中，分布式控制系统操作员计算机执行用户界面软件以:
[0036]生成控制逻辑例程配置数据以首先为与多个传感器对应的多个传感器输入实现如行业标准针对所规定的跳闸倍增，
[0037]生成包括跳闸倍增的一个或多个输入值区的图形用户界面屏幕，
[0038]生成包括一个或多个输入选项区的图形用户界面屏幕，其中用户可选择为一个或多个传感器输入禁用跳闸倍增，
[0039]接收用户在一个或多个输入选项区输入的跳闸倍增选择，以及至少部分地基于生成跳闸倍增选择生成控制逻辑例程配置数据。
[0040]在一些实施方案中，分布式控制系统操作员计算机执行用户界面软件以:
[0041]生成控制逻辑例程配置数据以首先实现表决逻辑，表决逻辑允许或禁止故障传感器促成如行业标准所规定的跳闸表决，
[0042]生成包括一个或多个输入选项区的图形用户界面屏幕，其中用户可选择允许或禁止故障传感器以形成跳闸表决，
[0043]接收用户在一个或多个输入选项区输入的故障传感器表决选项选择，以及
[0044]至少部分地基于故障传感器表决选项选择生成配置控制逻辑例程配置数据。
[0045]在一些实施方案中，分布式控制系统操作员计算机执行用户界面软件以:
[0046]生成控制逻辑例程配置数据以首先实现如行业标准所规定