捕获与指示设备功能异常的事件相关的数据的装置和方法与流程

本发明涉及用于机器的监视装置，尤其涉及被设计成为分析和保护所监视的机器的监视装置。

背景技术：

监视装置通常是向专用计算机提供信号的许多传感器，其中的专用计算机对于信号进行分析，向可以进一步分析信号的其他计算机进行报告，并且发出与所监视的机器相关的命令。为了保护机器本身的目的，以及为了保持机器处于合适的工作条件的可替换目的，这样的装置经常用于监视诸如泵和电动机的机器。当监视装置检测到严重的错误条件时，它可以请求关闭机器。在一些情况下，机器在关机之后难以重启。因此，对于监视装置，重要的是只在存在严重错误的情况下关闭机器。另外，重要的是理解为什么发生特定关机，从而能够进行修复并且能够重启机器。监视装置可以被精心地设计为基于一些输入来保护机器，但是经常难以理解机器设备为什么被停机，因而难以确定关机的原因。本发明解决该问题。

技术实现要素：

根据一个实施例，提供了一种用于监视机器的装置。一个或多个传感器监视机器的参数，并且生成发送到一个或多个信号分析器(在此可以被称为卡片)的传感器信号。每个信号分析器中的微处理器接收并且处理传感器信号，并且当传感器信号满足指示机器正处于异常运行的预定准则时，生成事件信号。第一存储器被连接用于接收数据，并且在存储管理器的控制下连续地记录与传感器信号对应的数据。当存储管理器接收到捕获触发时，存储管理器传送来自第一存储器的数据，并且将该数据记录在第二存储器中。第一存储器可以是如下的循环缓冲器：快速地记录和发送数据，并且当缓冲器已满时利用新数据重写旧数据。为了提高速度，循环缓冲器可以是易失性的。第二存储器可以是与第一存储器相比更大的存储器，通常第二存储器是非易失性的。

每个信号分析器的微处理器可被编程为响应于该信号分析器所生成或者另一个信号分析器所生成的事件信号，来命令存储管理器记录来自第一存储器的特定数据。例如，存储管理器可以将数据从第一存储器传送到第二存储器，以便将事件前数据和事件后数据二者都存在第二存储器中。信号分析器还可以用于选择事件前数据对于事件后数据的比例，从而命令存储管理器存储所选择比例的数据。该比例可以通过事件类型来确定。换言之，不同的事件会导致微处理器记录不同量的事件前数据和事件后数据。可替换地，该比例可以通过微处理器的初始编程来进行永久地设置，或者该比例可以由用户在启动或者在实际操作期间进行设置。

数据线可以用于将每个信号分析器连接到其他的信号分析器，以便各个信号分析器可以进行通信。特别地，每个信号分析器可以用于从群组中的另一个信号分析器或者群组中的每个信号分析器或者从群组之外的源来接收事件信号。因此，群组中的每个信号分析器能够响应于来自群组中的另一个信号分析器或者来自群组之外的源的事件信号。因此，当群组中的一个信号分析器产生事件信号时，群组中的所有信号分析器或者其他信号分析器可以做出响应。因此，群组中的所有信号分析器可以响应于群组中的一个信号分析器所产生的一个事件信号，而所有的信号分析器可以通过命令存储管理器将数据从第一存储器(例如，循环缓冲器)传送到第二存储器(例如，非易失性存储器)来响应于事件信号。

可以提供外部计算机从而便于和控制第二存储器中的记录。例如，可以通过数据线将所有的信号分析器连接到外部计算机，而外部计算机可以指定一同行动的信号分析器的群组。例如，因为群组中的每个信号分析器监视特定的机器或者特定的机器组，信号分析器的群组可以指定为外部计算机中的群组。当信号分析器生成事件时，该事件被发送到外部计算机，而外部计算机将分析该事件从而确定应当发出什么操作命令(如果存在)。另外，外部计算机将确定该事件是否需要在第二存储器中进行数据的存储。如果需要，外部计算机将发送在通信线路上进行发送的捕获触发。该捕获触发将使得存储管理器通过传送来自第一存储器的数据，将数据捕获在第二存储器上。外部计算机也可以做出事件前数据和事件后数据之间的比例的决定，并且将会指示存储管理器将数据存储在第二存储器上，从而存储事件前数据和事件后数据之间的正确比例。外部计算机可以是群组之外的另一个信号分析器，或者外部计算机的功能可以通过群组中的信号分析器来执行。存在多个信号分析器群组，而在多个群组中来自信号分析器的事件信号可以向计算机来进行发送和分析，该计算机向一个或多个群组中的信号分析器或者一个或多个存储管理器发出捕获触发。

附图说明

通过参考下面结合附图进行考虑时的实施例的详细描述可以最好地理解本发明，其中：

图1是监视和分析用于检测异常条件的设备的装置的示意图；以及

图2是显示针对异常条件受监视的机器的装置的概略示意图。

具体实施方式

现在参考图1，示出监视工业设置中的机器的多个参数的监视装置10。装置10可以包括多个卡片12，该多个卡片12构成持续监视来自传感器的一个或多个信号的信号分析器。例如，一个卡片12可以被连接到温度传感器，而它将持续地监视电机的温度。另一个卡片12可以被连接到安培数传感器，而它将持续地监视供给电动机的电流，而又一个卡片12可以被连接到振动传感器，而它将持续地监视和分析振动。监控器群组可以监视单个机器，或者该群组可以监控一组相关的机器。

每个卡片12包括第一存储器，该第一存储器可表征为持续记录输入到每个卡片12的数据的循环缓冲器(如文中所使用，循环缓冲器是记录数据并且即使在存储器已满之后通过重写存储器中最旧的数据来继续存储数据的任何存储器。)。当循环缓冲器完全充满数据时，它开始重写最旧的数据，同时将较新的数据尽可能长时间地保持在缓冲器中。例如，如果循环缓冲器具有两分钟的容量，它将持续两分钟记录数据，然后缓冲器就会充满。此后，它将开始重写循环缓冲器中的数据，并且会最先重写最旧的数据。因此，缓冲器将一直包含最近两分钟的数据。

每个卡片20被编程为分析它从传感器接收到的数据并且检测事件条件。例如，在温度的情况下，事件可以是温度超过预定限制。在振动的情况下，事件可以是检测到特定频率范围内的振动信号具有超过预定限制的大小。

如图线16所示，当特定的卡片12检测到事件时，它通过通信端口14将事件信号发送到外部计算机。外部计算机被编程为识别生成事件信号的卡片，并且识别已检测到的事件的类型。外部计算机也被预先编程为识别与生成事件的特定卡片相关联的卡片12的一个或者多个群组。如图线18所示，当外部计算机接收到事件信号时，它通过向绿色群组中的所有卡片12发送捕获触发的方式来进行响应。(名称“绿色群组”是选择为一般性地代表任何类型群组的任意名称)。响应于捕获触发，绿色群组中的所有卡片12将数据从它们的循环缓冲器发送到第二存储器，例如非易失性存储器，诸如sd卡片。在不显著地干预卡片本身或者循环缓冲器的运行的情况下，来自循环存储器的数据发送到非易失性存储器。例如，即使在循环缓冲器继续记录数据和重写循环缓冲器中的旧数据时，也读取循环缓冲器并且将它的内容发送到非易失性存储器。存储管理器被编程到卡片12之中，用于控制卡片12上的非易失性存储器和循环缓冲器的操作，而相同的管理器能够被编程为控制数据存储和在多个卡片的非易失存储器和循环缓冲器上传送操作。存储管理器也能够驻留在与卡片分开的位置。

在捕获到数据并且将其保存在可以位于卡片12中的第二存储器上之后，通过com卡片14(基于被设计为主要控制通信但是能够具有其他功能的通信计算机的微处理器)将该数据发送到外部计算机用于进一步的分析。可替换地，用于每个卡片12的第二存储器可以驻留在不同的卡片中，诸如com卡片14。同样地，用于每个卡片12的第二存储器可以是com卡片14上非易失性的硬盘驱动器或固态存储器。当外部计算机核实第二存储器已经接收到所需的数据时，它向绿色群组发送命令以去激活并且恢复正常监视。如果事件被确定为足够重要，外部计算机可以发送请求关闭机器的命令。如果发生关机，外部计算机具有或者将会获取来自绿色群组中卡片的所有第二存储器(或多个存储器)的数据，这些数据应当足够用于分析事件原因。可以限定多个群组，并且这些群组可以重叠。例如，绿色群组可以限定为四个传感器，黄色群组限定为五个传感器，但是在两个群组中都发现两个传感器。根据特定的应用和监视装置的编程，黄色群组中发生的事件可以引起针对绿色群组和黄色群组，或者只是黄色群组，或者只是绿色群组的捕获触发。

捕获触发不必发生在请求关闭机器的命令之前。事实上，在正常的操作中会最先发生关机，然后命令将被发送到卡片12来捕获数据。因此，捕获触发可以在机器已经停止运行之后发生。在此情况下，在机器停机的同时，循环缓冲器将包含事件之前、事件期间以及事件之后存在的数据。该数据，包括关机期间收集到的数据，在分析事件的原因时将会有用的，这将会有用于确定恰当的修理。可替换地，可以在事件发生时立即发出捕获触发。在此情况下，每个卡片将被编程为立即开始将数据从第一存储器(循环缓冲器)发送到第二存储器(非易失性存储器)，但是即使在将数据传送到第二存储器时，第一存储器也将继续记录数据。然后，每个卡片被编程为等待一段时间，然后它将事件后数据从第一存储器发送到第二存储器。可以关于待存储的数据量对于每个卡片进行独立地编程。换言之，每个卡片可以被编程为存储不同量或者相同量的事件前和事件后的数据。另外，膝上型计算机或者其他便携式计算机可被插入com卡片14，而其可以像任何其他的外部计算机一样与卡片12进行通信。膝上型计算机可以下载卡片14或者卡片12中的一个卡片或所有卡片中所存储的数据，或者它可以重新编程卡片12和卡片14，或者它可以发出捕获触发。

现在参考图2，示出本发明略微更详细的实施例。在本实施例中，假设的机器30被四个传感器32、34、36和38监视。例如，传感器32可以测量转动轴的转动速度；传感器34可以是振动传感器；传感器36可以是温度传感器；而传感器38可以是检测供给机器30的电流的电子传感器。每个传感器连接到卡片12-1到卡片12-10中的一个卡片。在此情况下，传感器32、34、36和38分别连接到卡片12-4、12-5、12-7和12-8，而这些卡片和传感器共同代表监视该机器30的群组。在该示例中，传感器40和42连接到卡片12-1和卡片12-10，这些传感器和卡片共同代表监视机器30的群组以外的部分监视装置。

每个卡片包括通过通信卡片46管理与传感器以及其他卡片之间的通信的微处理器，其中的通信卡片46通过线44连接到每个卡片。另外，卡片12-1到12-10分别包括循环缓冲器13-1到13-10，并且分别包括非易失性存储器15-1到15-10。在该实施例中，每个卡片被编程为监视和分析由其各自的传感器所提供的信号，并且确定何时已经发生事件。因此，例如卡片12-4被编程为监视速度传感器32，并且基于来自传感器32的信号来确定转动轴的速度。其也将被编程为具有多个速度限制，上限和下限。例如，如果期望机器运行在3600rpm，卡片12-4可以被编程为具有3650rpm的警告上限和3700rpm的警报上限。同样，其可以被编程为具有3550rrm的警告下限和3500rpm的警告下限。

在运行中，卡片12-4可以被编程为在启动期间观察轴32的速度而不做任何事情。但是，当机器30的运行稳定，并且机器30的速度接近3600rpm且处于上限和下限以内时，卡片12-4开始针对上限和下限来监视机器的速度。如果机器30的速度低于下限之一或者高于上限之一，卡片12-4创建通过线44向通信卡片46报告的事件，并且该事件通过线50进一步报告给外部计算机48。

外部计算机40被编程为基于各种情况对于事件进行响应。例如，如果机器30的速度已经降至警告限制以下并且通过传感器38检测到的机器电流未报告事件时，外部计算机48可以不做任何事情。但是如果传感器38和卡片12-7已经报告电流超出上限，外部计算机48可以发送关闭机器30的请求。该请求可被发送到做出是否应当关闭机器30的最终决定的其他计算机或人，或者当所感测到的参数满足关闭准则时，外部计算机48可以通过以下方式来直接控制机器30：将该请求发送到机器30的实际控制器，然后启动机器30的强制关闭。

除了确定关于机器30的运行采取何种动作(如果存在)，外部计算机48做出应当记录什么数据以及何时记录的决定。例如，如果卡片12-4指示机器30的速度已经降至3550rpm以下，但是仍在3500rpm以上，该事件可以使得计算机48向群组发出将数据保存在非易失性存储器的命令。在此实施例中，每个卡片包含记录两分钟数据的循环缓冲器，并且它具有记录数小时数据的非易失性存储器。响应于卡片12-4所报告的指示机器速度已经降至3550rpm以下的警示事件，而且未报告其他事件，计算机可被编程为发出使得群组捕获事件之前一分钟时期和事件之后一分钟时期的数据的命令(捕获触发)。因此，计算机可以在报告来自卡片12-4的事件之后等待一分钟，然后它将发出捕获触发，该捕获触发被发送到卡片12-4、12-5、12-7和12-8，使得这些卡片中的每个卡片将它的循环缓冲器13-4、13-5、13-7和13-8的内容捕获到非易失性存储器15-4、15-5、15-7和15-8中。在不破坏循环缓冲器内所包含的数据或者干涉缓冲器的运行的情况下，循环缓冲器是可读取的。因此，当循环缓冲器被读取到非易失性存储器时，缓冲器继续存储数据。在每个卡片上，最旧的数据首先从循环缓冲器发送到非易失性存储器，来自外部计算机48的指令提供应当存储数据的准确时间，以便每个卡片存储该数据持续精确相同时期。每个卡片包括存储管理器，该存储管理器被编程到该卡片中，用于控制循环缓冲器和非易失性存储器上的数据的存储和传送，并且如果需要，一个卡片上的一个存储管理器可以控制多个卡片上的存储和传送操作。可替换地，用于卡片的存储器管理器能够驻留在其他的设备中，诸如外部计算机48。但是，在本实施例中，每个卡片包括它自己的存储管理器，并且控制着它自己的循环缓冲器和非易失性存储器。

无限期地继续在外部计算机检测事件和通过特定群组中的特定卡片来触发数据存储的过程。在某种情况下，事件或者事件的组合可以通过外部计算机来检测，该事件或者事件的组合将会使得计算机发出关机请求。在该事件中，在假设情况下的机器30的关闭在最极端的情况下将会花费少于15秒。因此，外部计算机48将发出关闭请求，然后在向卡片12-4、12-5、12-7和12-8发出捕获命令之前等待15秒。因此，每个卡片将会发送来自循环缓冲器的事件之前一分钟45秒的数据和事件之后15秒的数据。

外部计算机48可以被编程为根据情况来改变事件前数据和事件后数据之间的比例。在关机的情况下，外部计算机48可以被编程为记录关机之后的足够数据，从而完整地监视关机期间的过程，以及监视紧接关机之后的条件，但是在此情况下，已经存在不需要关机之后的重要时期的数据的判断。因此，改变事件前数据和事件后数据之间的比例从而增加事件前数据。应当理解的是，能够根据检测到的事件以及根据外部计算机48所请求的行动来调整该比例。外部计算机48也通过数据线52与另外的计算机和用户通信。因此，外部计算机48可以接收数据线52上的请求它发出捕获触发的指令，其中的捕获触发使得信号分析器中的一个或多个从它的循环缓冲器读取数据并且将该数据存储在第二存储器(优选地是非易失性存储器)。数据线52上所出现的指令可以由其他的计算机生成或者可以响应于用户输入而生成。

在一些应用中，一个或多个卡片可以监视临界数据，并且这些卡片可以被编程为直接发出可操作命令，诸如关机请求。在此示例中，可以确定的是，速度超出上限3700rpm的检测需要立即关机请求。不是通过多个计算机来转发该信息然后发出决定，卡片12-4可以被编程为在检测到机器速度处于上限3700prm特定时间长度的任何时刻发出关机请求。该关机请求通过com卡片46直接发送到机器的控制器，并且实施关机。另外，卡片12-4进一步被编程为向它的群组发送捕获触发。卡片12-4在其发送关机命令之后等待15秒来发出捕获命令，该命令使得卡片12-4、12-5、12-7和12-8将循环缓冲器的内容记录到每个卡片的非易失性存储器中。在此情况下，每个卡片将一分钟45秒的事件前数据和15秒的事件后数据存储在非易失性存储器中。每个卡片能够被编程为具有发出可操作命令以及使得其他卡片捕获它们非易失性存储器上的数据的捕获触发的权限。

从以上示例，应当理解的是，可以在不同的卡片12-4到12-10、通信/控制器卡片46、外部计算机48或其他计算机之间分发应当何时捕获数据以及何时采取可操作动作的决定。做出何时以及如何将数据记录在卡片或者卡片之外的第二存储器上的决定所采取的方式将取决于每个应用。在一些应用中，优选的是允许卡片12-1到卡片12-10在少有或者没有来自外部计算机输入的情况下，自主地将数据存在第二存储器中。换言之，卡片本身将进行相互通信，并且被编程为做出特定的卡片应当何时将数据从第一存储器(循环缓冲器)存储到它的第二存储器中的决定。允许卡片自主或者半自主地操作减少了外部计算机上的计算负担。但是，在其他应用中，外部计算机上的负担不是需要考虑的问题，通过允许外部计算机48来确定可操作决定以及每个卡片应当何时和如何将数据从它的循环缓冲器存储到它的非易失性存储器的决定，可以改善整个系统的可靠性。

上述实施例旨在是说明本发明如何在特定的应用中实现的示例，但是这些示例不应当被解释为限制。在不背离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，本发明能够进行部件的各种重设、修改和替换。