所述至少一个振动时间波形，并且可操作地根据所述分布式控制系统本机的输入/输出数据协议来格式化至少所述多个标量振动值。2.根据权利要求1所述的机械健康监视模块，其中所述逻辑生成器电路包括配置成与所述分布式控制系统的输入/输出总线电连接和机械连接以及从所述分布式控制系统的输入/输出总线解除连接的背板接口，并且其中通过所述背板接口和所述分布式控制系统的输入/输出总线使用所述分布式控制系统本机的输入/输出数据协议来传达所述多个标量振动值。3.根据权利要求2所述的机械健康监视模块，其中所述逻辑生成器电路包括可操作地通过通信网络将所述至少一个振动时间传达给用于机器健康预测处理的机器健康管理数据分析计算机的至少一个网络通信接口，其中所述至少一个网络通信接口独立于所述背板接口。4.根据权利要求3所述的机械健康监视模块，其中所述至少一个网络通信接口包括以太网接口端口。5.根据权利要求2所述的机械健康监视模块，其中所述逻辑生成器电路包括可操作地通过通信网络将所述至少一个振动时间传达给用于机器保护处理的数字控制系统操作器计算机的至少一个网络通信接口，其中所述至少一个网络通信接口独立于所述背板接口。6.根据权利要求5所述的机械健康监视模块，其中所述至少一个网络通信接口包括以太网接口端口。7.根据权利要求2所述的机械健康监视模块，其中所述逻辑生成器电路包括: 可操作地通过第一通信网络将所述至少一个振动时间波形传达给用于机器健康预测处理的机器健康管理数据分析计算机的第一网络通信接口 ；以及 可操作地通过第二通信网络将所述至少一个振动时间波形传达给用于机器保护处理的数字控制系统操作器计算机的第二网络通信接口， 其中所述第一网络通信接口和第二网络通信接口独立于所述背板接口。8.根据权利要求7所述的机械健康监视模块，其中所述第一网络通信接口和第二网络通信接口包括以太网接口端口。9.根据权利要求2所述的机械健康监视模块，其中所述逻辑生成器电路可操作地通过所述分布式控制系统的所述背板接口和所述输入/输出总线使用块数据传输协议来以块数据传达所述至少一个振动时间波形。10.根据权利要求1所述的机械健康监视模块，其中所述处理电路的所述多个并行数字处理通道包括: 用于处理用于机器健康预测处理的振动时间波形的第一通道；以及用于处理用于机器保护处理的振动时间波形的第二通道，其中所述第二通道中执行的处理独立于所述第一通道中执行的处理。11.一种分布式控制系统，其包括: 输入/输出总线，根据所述分布式控制系统本机的数据通信协议通过所述输入/输出总线来传输数据； 与所述输入/输出总线电通信的一个或多个机械健康监视模块，所述一个或多个机械健康监视模块中的每一个都包括: 信号调理电路，其具有用于接收来自附接至机器的多个传感器的多个模拟振动信号的接口，用于调理所述多个模拟振动信号的放大和滤波电路，以及用于将所述多个模拟振动信号转换成多个数字振动信号的模拟-数字转换电路； 与所述信号调理电路电通信的处理电路，所述处理电路包括多个并行数字处理通道，每个通道处理所述多个数字振动信号中相应的一个数字振动信号从而生成多个标量振动值每通道以及至少一个振动时间波形每通道；以及 与所述处理电路电通信的逻辑生成器电路，所述逻辑生成器电路可操作地接收所述多个标量振动值和所述至少一个振动时间波形，并且可操作地根据所述分布式控制系统本机的输入/输出通信协议来格式化至少所述多个标量振动值，所述逻辑生成器电路包括配置成与所述输入/输出总线电连接和机械连接以及从所述输入/输出总线解除连接的背板接口，其中通过所述背板接口和所述输入/输出总线根据所述分布式控制系统本机的输入/输出通信协议来传达所述多个标量振动值； 与所述输入/输出总线电通信的一个或多个分布式控制系统输入模块，所述一个或多个分布式控制系统输入模块中的每一个都可操作地从附接至机器的过程传感器接收传感器信号，基于来自所述过程传感器的所述传感器信号生成标量过程值，并且将所述标量过程值提供至输入/输出总线，其中所述过程传感器包括除了振动传感器以外的传感器； 分布式控制系统控制器，包括以下: 以预定的速率扫描所述输入/输出总线从而接收来自所述输入/输出总线的所述标量振动值和所述标量过程值的接口电路；以及 用于执行控制逻辑例程从而基于逻辑处理一个或多个所述标量振动值、一个或多个所述标量过程值或一个或者多个所述标量振动值与一个或者多个所述标量过程值的组合来生成控制信号的逻辑电路；以及 与所述输入/输出总线电通信的一个或多个分布式控制系统，所述一个或多个分布式控制系统输出模块的每一个都可操作地从所述输入/输出总线接收控制信号并基于所述控制信号生成机器操作输出信号。12.根据权利要求11所述的分布式控制系统，其中所述分布式控制系统控制器的所述逻辑电路执行所述控制逻辑例程，并以与所述接口电路从所述输入/输出总线扫描所述标量振动值和所述标量过程值速率相同的预定速率生成所述控制信号。13.根据权利要求11所述的分布式控制系统，其中所述一个或多个分布式控制系统输入模块生成所述标量过程值，包括以下中的一个或多个:温度标量值、压力标量值、流量标量值和速度标量值。14.根据权利要求11所述的分布式控制系统，其中所述一个或多个机械健康监视模块生成所述标量振动值，包括以下中的一个或多个:RMS值、峰值、峰-峰值、DC值、绝对+/-峰值和PeakVue值。15.根据权利要求11所述的分布式控制系统，其中所述逻辑电路选择性地执行: 使用第一跳闸阈值水平针对最大机器保护进行优化的第一控制逻辑例程；或者 使用比所述第一跳闸阈值水平更高的第二跳闸阈值水平针对最大机器有效性进行优化的第二逻辑控制例程。16.一种用于处理分布式控制系统中的数据的方法，其中所述数据基于由附接至处于所述分布式控制系统控制下的一个或多个机器的传感器生成传感器信号，所述方法包括: (h)从附接至所述一个或多个机器的多个传感器接收多个模拟振动信号； (i)将所述多个模拟振动信号转换成多个数字振动信号； (j)在多个并行数字信号处理通道中同时处理所述多个数字振动信号，所述处理包括: (cl)在所述多个并行数字信号处理通道中的仅专用于机器健康预测处理的一个或多个中处理所述多个数字振动信号中一个或多个；以及 (c2)在所述多个并行数字信号处理通道中的仅专用于机器健康保护处理的一个或多个中处理所述多个数字振动信号中一个或多个， 其中专用于机器健康预测处理的一个或多个并行数字信号处理通道与专用于机器健康保护处理的所述一个或多个并行数字信号处理通道分离，并且独立于后者； (k)基于所述机器健康保护处理生成机器操作输出信号； (1)基于所述机器健康预测处理生成机器性能信号； (m)在所述分布式控制系统中使用所述机器操作输出信号来关闭所述机器中的一个或多个以避免损坏；以及 (η)使用所述机器性能信号来观察机器性能的趋势，或预测所述机器中的一个或多个在脱机维护或更换之前还能运行多久。17.根据权利要求16所述的方法，其中在分离并且独立的并行现场可编程门阵列(FPGA)通道中执行所述处理步骤(cl)和(c2)。18.根据权利要求16所述的方法，其中所述处理步骤(cl)不能影响所述处理步骤(c2) ο19.根据权利要求16所述的方法，其中与所述处理步骤(cl)相关的数据储存于第一储存位置中，并且与所述处理步骤(c2)相关的数据储存于第二储存位置中，并且可在所述处理步骤(cl)期间读取所述第二储存位置，但是不能在所述处理步骤(cl)期间写入所述第二储存位置。20.根据权利要求16所述的方法，其中在所述分布式控制系统中控制任务优先级的实时操作系统中，所述处理步骤(cl)具有比所述处理步骤(c2)更低的优先级。21.根据权利要求16所述的方法，其中 步骤(f)还包括将所述机器操作输出信号通过输入/输出总线提供至所述分布式控制系统，并且 步骤(g)还包括将所述机器性能信号通过独立于所述输入/输出总线的网络通信接口提供至机器健康管理数据分析计算机。22.根据权利要求21所述的方法，其还包括在所述分布式控制系统中生成控制信号以选择性地禁用所述网络通信接口。
【专利摘要】一种可操作地直接插入分布式控制系统DCS？I/O背板中的振动数据采集与分析模块，从而可由所述DCS？I/O控制器直接扫描处理的振动参数。因为过程数据和振动数据二者都由同一DCS？I/O控制器扫描，所以不需要将来自分离的振动监视系统的数字数据、二元继电器输出以及模拟总体振动水平输出整合至DCS中。该系统提供：(1)由DCS直接采集振动数据用于机械保护和预测性机械健康分析；(2)将振动信息直接整合于DCS警报屏幕上；(3)采集和显示操作屏幕上的实时振动数据；(4)利用振动数据来检测与设备失效相关的异常情况；以及(5)在闭环控制应用中直接利用振动数据。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105302016
【申请号】CN201510451439
【发明人】J·W·威利斯, D·M·霍恩, M·D·梅德利, R·W·开普哈特, K·D·斯蒂尔
【申请人】计算系统有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年7月28日
【公告号】CN105302093A, CN105320839A, DE102015009678A1, DE102015009681A1, DE102015009819A1, US20160025599, US20160026172, US20160026173