专利名称：监视系统、尤指振荡监视系统以及运行该系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种监视系统、尤指一种振荡监视系统，以及用于
运行该系统的方法。通常，监视系统是已知的。该监^L系统包4舌至 少一个传感器作为传感装置，其中， 一个传感器或每个传感器在被 监视的系统上接收数据，这些数据可以说明系统的状态。为了降低 在复杂系统中的布线耗用可以使用现场用仪表，在该现场用仪表上 可以连接多个传感器以及其他的过程外围设备。这种现场用仪表在 下文中相ii舌为预处理单元的和无念。
本发明尤其涉及一种开头所述类型的监视系统，尤指振荡监视 系统，也就是一种可以识别、更确切地说是不出错误地识别4支术系 统(例如涡轮机)的不寻常的振荡，也就是说具有不寻常的振幅和 /或频率的振荡，并且如果需要结合这种已识别出的情况，允许采取 一些措施，尤其是断开整个系统或相关的部分系统，如果需要也能 不出错误地实现这一点。为此，在开头所述类型的监视系统中具有 多个传感器，其中至少一个传感器冗余地设置；至少一个预处理单 元，以及至少一个处理单元，每个传感器冗余地连接到至少一个预 处理单元上，并且每个预处理单元冗余地连接到至少一个处理单元 上。 一个传感器，如果可能的话每个传感器，才艮据本发明可以访问 一个或两个预处理单元。这一点对于每个传感器而言可以个性i舌地 被选4奪出，尤其是通过相应的接头，也就是通过使用冗余的可连接 性。此外，每个预处理单元也这4H殳置，即该预处理单元可以与一
个或两个处理单元，例如控制系统的中央单元(中央工作站)形成连接。
本发明的优点在于，无需使用特定的硬件而可以在较宽的范围
内改变该监4见系统的可用禾呈度(MaJ3)。在完整配置中，监一见系乡充甚 至是一个错误容错，进一步而言其含义是，在监视系统中的一个单 一的错误将不会使任何信息流失。当单 一 的错误在预处理单元和/ 或处理单元中发生时，这也还是适用的。
从属权利要求则针对本发明的优选实施例。
优选地，每个传感器具有用于冗余连接到两个预处理单元的触 头。通过这种方式可以对于每个传感器单独地确定，由该传感器提 供的数据是否设置用于通过随后的预处理单元来冗余的处理。
还优选地设置，即监视系统在一个具体的实施例中，也就是超 出了上述的抽象可行性，实际上具有至少两个预处理单元，也就是 一个预处理单元和一个冗余的预处理单元。在》匕，至少一个传感器 同时连接到预处理单元上以及冗余的预处理单元上。除了至少一个 预处理单元以及其各个冗余的相应配对物，监#见系统包括其4也的预 处理单元，这些其j也的预处理单元不必包含在冗余内。
当每个预处理单元具有用于冗余连4妄到两个处理单元上的4妻 口 ，从每个预处理单元到各个处理单元的通讯路径可以根据才支术流 程的各个边界条件的标准而冗余或非冗余地设置。这方面的决定由 装置设计者或者如果需要的话由作业人员来做。
在另一优选的设计方案中，监视系统也在处理单元的具体i殳计 方案方面，与上述的抽象的可行性不同，实际上包括至少一个处理 单元和至少一个相对于该处理单元的冗余处理单元。其他的处理单
元可以设置，无需包4舌在冗余内。在监视系统的这种实施例中进一 步有利地这冲羊i殳置，至少一个预处理单元同时连4妾到处理单元上并 且连接到相对于其该处理单元的冗余处理单元上。尤其有利地设置，即在至少一个予贞处理单元和至少一个相只十该预处理单元的冗余 预处理单元的情况下，预处理单元同时连冲妻到处理单元及一个冲目只于 于该处理单元的冗余处理单元上，并且冗余的预处理单元也连接到 一个处理单元或该处理单元上并同时连接到一个相对于处理单元 的冗余处理单元上。因此不仅在预处理单元的层级上、也在处理单 元的层级上实现冗余，还在两个层级之间的通讯连接层级上实现冗 余。
为了运行根据本发明的监视系统设计有本发明所包含的方法， 在该方法中， 一个传感器或每个传感器的传感器数据被传输到该或 每个各自连接的预处理单元上，并且该或每个预处理单元的终端凄史 据被传输到该或每个各自连接的处理单元上。不仅术语"预处理单 元"、而且术语"处理单元"包含各个单元自身和如果需要的话存 在的冗余的相应配对物(Pendant)。下文中将继续使用这些相无念。
另外有利地设置为，在接收冗余的传感器数据时每个预处理单 元要进行表决(Voting )。当也就是预处理单元从冗余传感器接收相 应的冗余传感器数据时，其中在传感器和各自的传输路线的功能正 常的前提条件下，这些传感器数据代表基本上相同或至少大体上相 同的数值时，在一组这种数据有差别的情况下通过表决启动包含最 大程度的可信度的这些数据或这个数据的输送。这样的表决是已知 的并且在此不再详细描述。
类似的处理步骤可以额外地或可选地在接收冗余的终端凄史据 时在处理单元的层级上进行。当在将该传感器或每个传感器的传感 器数据传输到预处理单元之后以及从那里在将如果需要进^于專争变 的、例如模拟-数字-转换的传感器数据以终端数据的形式输送到一
个或多个处理单元上之后，实际的处理数据由此最终位于处理单元
的层级上时，在具有处理单元和冗余的处理单元的监^L系统中才是 出，结合传感器数据，也就是实际的基础数据，只有当处理单元和 冗余处理单元存在相同的终端数据，也就是源于传感器ft据而产生 的数据，或者在结合终端数据进行表决之后存在相同数据或基本上 相同的凝:据时，才通过处理单元或冗余处理单元来进4亍动作。当可 能的不寻常的振荡数据根据存在的冗余，也就是根据监视系统的构 建层级以受^f呆护的形式在处理单元的层级上存在时，也就是i兌，当
不存在冗余传感器，传感器凄t据的处理通过至少两个冗余的预处理 单元进4亍时，或者当不存在冗余的预处理单元，终端数据的处J里通 过至少两个处理单元进行时，在监视涡轮机的不寻常的振荡时进行 意外情况的处理，即例如对不寻常的频率或振幅进4于处理，尤其是 以关闭涡轮机或该涡轮机的各机组的方式。除了在单个层级中》文弃 冗余的可行性方案，当然也形成这样的可行性方案，即每个层级冗 余的设置并且由此而在总体上提高了监视系统的可靠性。当指明涡 轮机上的不寻常的振荡的冗余的传感器数据存在时，该传感器数据
相应地4是供对意外情况的处理。
随该申请提交的权利要求是推荐的表达方式，而不影响进一步 的专利保护。申请人保留要求其他的、目前积J又在说明书和/或附图 中/>开的特4￡组合的4又利。
所述实施例或每一个实施例并不用于限定本发明。在现有的7> 开内容中可以进行多种变化和修改，尤其是这种变体、元素和组合， 其例如可以通过说明书部分一^:描述和具体描述以及在权利要求 中和/或附图描述的各个特征或元素或方法步骤的组合或修改由本 领域4支术人员在考虑解决本发明的技术问题时来获得，并且通过可
组合的特4正来导致新的主题或新的方法步骤或方法步骤顺序，这些 方法也涉及到制造方法、4企测方法以及加工方法。
在从属权利要求中使用的引用关系通过每个从属权利要求的 特征对主权利要求的内容进行改进。这些从属权利要求并不应理解 为放弃对从属的权利要求的特征组合进行独立的、主题性保护。另 外，在设计权利要求时，在后续的权利要求中对特征进行进一步的 具体化时，因而可知在每个前述的权利要求中不存在这种限定。
/人属^又利要求的特征部分考虑到优先^又日的现有l支术可以形 成自己的且独立的发明内容，申请人保留使得其成为独立权利要求 内容的权利或进行分案的权利。另夕卜，它们也包括多个独立的发明， 这些发明具有独立于前述从属权利要求的内容的设计方案。
随后才艮据附图来详细地描述本发明的实施例。
其中，单一的附图示出了#4居本发明的监4见系统的简化示意的 方块图。
具体实施例方式
附图示出了根据本发明的监视系统io的简化示意的方块图。
在示出的实施例中，监—见系统IO包括第一和第二处理单元12、 14, 其中第二处理单元14i殳置为相对于第一处理单元12的冗余的处理 单元。因此，在多个处理单元的层级上给出了冗余。每个处理单元 12、 14是可通讯的，例如通过一个总线(尤其是一个所谓的现场总 线、例如PROFIBUS)与一个或多个预处理单元16、 18、 20连4妾。 在附图中仅仅示出多个理论上可行的预处理单元16、 18、 20中的第一、第二和第三预处理单元16、 18、 20。在此，每个预处理单元 16、 18、 20以冗余的方式不仅连接到第一处理单元12上也连4矣到 相^j"于第一处理单元冗余的第二处理单元14上。每个预处5里单元 16、 18、 20可以连4妄有一个或多个传感器22。每个传感器22i殳置 用于接收来自于未示出的外部技术流程的信号，在应用用于振荡监 -現的监i见系统时，例如用于4妾收4支术流程(例力口，燃气涡4仑才几)的 振荡数据。在附图中的图示中仅典型地示出一个传感器22。该传感 器冗余地连4矣到第一预处理单元16也连4妄到第二预处理单元18 上。因此，第二预处理单元18相关于处理由传感器22接收的传感 器数据起到相对于第一预处理单元16为冗余的预处理单元的功能。 另 一个未示出的传感器可以以相应的形式和方式，例如冗余i也连4妄 到第一预处理单元16和第三预处理单元20上，其中第三预处J里单 元20承4旦相对于第一预处理单元16作为冗余的预处理单元的功 能。
总体上，通过本发明提供了一种监视系统，该监视系统包括一 个或多个予贞处理单元和一个或多个处理单元(中央单元)。在ot匕，
无需4吏用特定的硬j牛而可以在4交宽的范围内改变该系统的可4吏用 性。监视系统在完全构建的情况下，也就是说在每个层级上，就是
在传感器22的层级、预处理单元16到20的层级以及处理单元12、 14的层级上实现足够冗余的情况下是一个错误容错，即在监一见系统 中的单个^"误几乎不导致任何信息损失。当 一个单个^l晉误在预处理 单元16到20以及处理单元12、 14中发生时，这也是适用的。用 于运4亍监^L系统的方法可以通过合适的表决这才羊来完善，即在4言息 中断时以确保系统的整体功能的形式和方式来反应。从而可以在传 感器22(未冗余安装)中断时这样反应，即表决基于的表决逻辑自 动乂人2V2 ( 2/2 zwei von zwei) 4争才灸至1』1V1 (1/1 eins von eins )。这 方面可参照流禾呈的冗余。
总体上，本发明可以由此而简短地如下表示提出一种监^见系 统，尤指一种用于监视涡轮机的振荡的装置，无需使用其他特定的 硬件，可以具有从一方面的"完全的单通道，，到另一方面的"单一 错误容错，，以及"有限的双错误容错，，的以精细等级调整的可佳_ 用性。
权利要求
1.一种监视系统，特别是振荡监视系统，具有多个传感器(22)，其中至少一个传感器冗余地设置；至少一个预处理单元(16)，以及至少一个处理单元(12)，其中，每个传感器(22)可冗余地连接到至少一个预处理单元(16)上，并且其中，每个预处理单元(16)可冗余地连接到至少一个处理单元(12)上。
2. 根据权利要求1所述的监视系统，其中，每个传感器(22 )具 有用于冗余连4妄到所述两个预处理单元(16、 18、 20)的4妄头。
3. 才艮据权利要求2所述的监^L系统，另外还具有至少一个冗余的 预处理单元(16、 18、 20)，其中，至少一个传感器(22)同 时连4妄到予贞处理单元(16到20 )以及冗余预处理单元(16到 20)上。
4. 根据权利要求l、 2或3所述的监视系统，其中，每个预处理 单元(16到20)具有用于冗余连接到两个处理单元(12、 14) 上的4姿口。
5. 才艮据权利要求4所述的监一见系统，另外还具有至少一个冗余的 处J里单元(12、 14),其中，至少一个预处理单元(16到20) 同时连接到处理单元(12、 14)和冗余处理单元(12、 14)上。
6. —种方法，用于运4亍4艮据一个或多个前述4又利要求所述的监3见 系统，其中，传感器数据从所述传感器或每个传感器(22)传 输到所述或每个分别连4妄的预处理单元(16到20)上，并且 其中，终端tt据乂人所述或每个预处理单元(16到20 )传專lr到 所述或每个分别连4妄的处理单元(12、 14)上。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，每个预处理单元(16到 20)在接收所述冗余的传感器数据时进行表决。
8. 根据权利要求6或7所述的方法，其中，每个处理单元(12、 14)在接收所述冗余的终端数据时进行表决。
9. 才艮据4又利要求6到8中4壬一项所述的方法，其中，只有当处理 单元(12、 14)和冗余处理单元(12、 14)具有相同的终端凝: 据或者在结合终端数据进行表决后具有基本上相同的数据时， 在具有一个处理单元(12、 14)和一个冗余处-里单元(12、 14) 的监视系统中结合所述传感器数据才通过所述处理单元(12、 14)或所述冗余处理单元(12、 14)进4亍动作。
10. 根据权利要求1到5中的一项或多项所述的监视系统的或才艮据 ;K利要求6到9中的一项或多项所述的监^L方法的应用，用于 监视振荡。
11. 才艮据权利要求10所述的应用，其中，所述至少单个传感器(22 ) 设计为振荡传感器，特别是压电的振荡传感器。
全文摘要
本发明涉及一种监视系统，尤指一种振荡监视系统，以及一种用于运行这种系统的方法，无需使用其他特定的硬件就实现从一方面的“完全的单通道”到另一方面的“单一错误容错”以及“有限的双错误容错”的以精确等级调整的可使用性。
文档编号G01D3/02GK101341376SQ200680047929
公开日2009年1月7日 申请日期2006年12月18日 优先权日2005年12月19日
发明者乌尔里希·莱曼, 托马斯·博格, 汉斯-京特·西贝尔林, 瓦特尔·克雷布, 罗伯特·施瓦贝, 雷蒙德·特罗克尔 申请人:西门子公司