DE3124809A1

DE3124809A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen von prozessen

Info

Publication number: DE3124809A1
Application number: DE19813124809
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing.(grad.) 6950 Mosbach Jungkunz; Rolf Kölbin; Klaus-Dieter 7514 Eggenstein-Leopoldshafen Marrack; Detlef Dr.-Ing. 7505 Ettlingen Senger
Original assignee: IBP Pietzsch GmbH
Current assignee: IBP Pietzsch GmbH
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1981-06-24
Publication date: 1983-01-13

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Prozessen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung von Prozessen mit zeitlich nacheinander ablaufenden Vorgängen, mit einem Rechner, insbesondere digitalem Mikro-Rechner.
Bei bekannten Verfahren zur Prozeßüberwachung werden charakteristische Prozeßgrößen wie Druck, Temperatur o. dgl. gemessen und zur Überwachung des Prozesses herangezogen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren oder eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen ausschließlich für den Prozeß wichtige Zeiten zur Überwachung bzw.
Diagnose verwendet werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Schalt- bzw. Intervallzeiten einer Steuervorrichtung des Prozesses automatisch und gegebenenfalls andere für den Prozea maßgeblichen Zeiten durch manuelle Veranlassung erfaßt automatisch gespeichert und mit vorgegebenen Sollzeiten verglichen werden.
Vorzugsweise werden dabei die Sollzeiten im Lernverfahren nach einem Musterprozeß in den Rechner eingegeben und gespeichert. Die Sollzeiten können aus mehreren Musterprozessen nach einem statistischen Algorithmus errechnet und im Verlauf des Prozesses selbsttätig verändert werden, z. B. durch Überlagerung anderer für den Prozeß charakteristischer Größen, wie Temperaturen, Drücke o. dgl.
Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein digitaler Mikro-Prozeßrechner über Dateneingangskanäle für Zeitmeßsignale und einen Datenausgangskanal mit der Steuervorrichtung der zu überwachenden Maschine verbunden ist und daß an dem Rechner eine Ein-/Ausgabeeinheit angeschlossen ist.
Vorteilhaft hat die Ein-/Ausgabeeinheit einen Drucker zum Ausdrucken von Abweichungen von den Sollzeiten und eine Tastatur mit Funktionstasten zum Eingeben und Betätigen einer alpha-numerischen Anzeige von nicht automatisch erfaßbaren Maschinendaten.
~ , Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung ermöglichen erstmals eine Zeit-Diagnose mit Aussagen über Fehler, Störungen und Trends des zu überwachenden Prozesses.
Mit besonderem Vorteil wird das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung zur Überwachung von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen bzw. Transferstraßen eingesetzt. Hierbei lassen sich z. B. Veränderungen von Vorschub- und Schneidzeiten oder von Wartungs-und Instandsetzungszeiten überwachen, indem die genannten Zeiten während des laufenden Betriebes kontinuierlich mit den vorgegebenen Sollwerten verglichen werden. Zeitabweichungen, die vorgegebene Abweichungen überschreiten, können protokolliert und angezeigt werden.
Im Störungsfall werden automatisch Reaktionen veranlaßt, z. B.
gewisse Maschinenfunktionen abgeschaltet.
In dem genannten besonders bevorzugten Anwendungsfall bei Werkzeugmaschinen lassen sich Wartungszyklen und erforderliche Werkzeugwechsel dem Bedienungspersonal automatisch anzeigen, sobald die zu- lässigen Standzeiten erreicht sind. Es lassen sich ferner Maschinendaten nach VDI-Vorschrift 3423 für Auslastungsnachweis und Ausfallstatistiken auf Abruf oder in vorgegebenen Zeitintervallen liefern.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung nach der Erfindung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung; Figur 2 ein Blockschaltbild einer Ein-/Ausgabeeinheit bei einer Vorrichtung nach Fig. 1; Figur 3 die ausgeführte Frontplatte der Ein-/Ausgabeeinheit nach Fig. 2.
Gemäß Figur 1 ist an einem Ringbus 1 über einen Bus-Koppler 2 ein Mikro-Rechner 3 angeschlossen, der bekannte, nicht gezeichnete Bausteine, nämlich eine CPU, einen ROM, einen RAM, einen C-MOS-RAM und eine Uhr mit Kalender enthält.
An den Ringbus 1 sind mehrere solcher Rechner 3 anschließbar, so daß in einer großen Fertigungshalle mehrere Maschinen überwacht und die von den Rechnern abgegebenen Daten verglichen oder sonstwie ausgewertet werden können.
Der Rechner ist über ein Modularsystem von Interface-Bausteinen 4 bis 8 mit einer (oder mehreren) zu überwachenden Maschinen verbunden. 4 und 5 bezeichnen zwei Interfaces für jeweils 16 analoge Eingangskanäle, über welche Meßwerte für nicht zeitliche Prozeß- größen, wie Drücke, Temperaturen o. dgl. an den zu überwachenden Maschinen in den Rechner eingespeist werden.
Die Bezugszeichen 6 und 7 bezeichnen Interfaces für jeweils 32 digitale Eingangskanäle, über welche Zeitmeßsignale wie Schalt- oder Zykluszeiten der zu überwachenden Maschine bzw. einer Steuervorrichtung dafür in den Rechner 3 eingespeist werden.
Es versteht sich, daß in den Interfaces 4,5 die analog ankommenden Meßsignale in digitale Signale gewandelt werden müssen, so daß sie in dem digitalen Mikro-Rechner 3 verarbeitet werden können, während eine solche Wandlung für die digital ankommenden Zeitmeßsignale zu den Interfaces 6 und 7 nicht erforderlich ist.
Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Interface für 8 digitale Ausgangskanäle, über welche-der Rechner automatisch auf die zu uberwachende Maschine bzw. deren Steuervorrichtung einwirken kann, beispielsweise bestimmte Funktionen oder die ganze Maschine ausschalten kann.
An den Rechner 3 ist eine Ein-/Ausgabeeinheit 9 über serielle Datenkanäle 10,11 angeschlossen, über welche nacheinander Daten vom und in den Rechner übertragbar sind.
Die Ein-/Ausgabeeinheit umfaßt gemäß Figur 2 ein Eingabe-Ausgabe-Steuergerätl2,an welches die folgenden Bausteine angeschlossen sind: ein Statusanzeiger 13, welcher beispielsweise über Lämpchen Störungen oder Unregelmäßigkeiten an der zu überwachenden Maschine anzeigt; ein Drucker 14, welcher Zeitabweichungen von den im Rechner vorprogrammierten Sollwerten anzeigt; eine alpha-numerische Anzeige 15 zur Anzeige von eingegebenen Werten; einen Schreiber 16 für die Dokumentation der Ausnutzung einer Maschine durch Festhalten von Störungen o. dgl.; ein Funktionstastenfeld 17 zum manuellen Eingeben und Abrufen von nicht automatisch an den Rechner übermittelnden Maschinendaten; eine# numerische Tastatur 18 zum Eintasten von Ziffern beispielsweise für die Uhrzeitsetzung, Kanalabfrage o. dgl.
In der Darstellung der Frontplatte der Ein-/Ausgabeeinheit sind die entsprechenden Bezugszeichen eingetragen und nicht nochmals erläutert.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Alle zeitlichen änderungen an der zu überwachenden Maschine werden automatisch über die Interfaces 6 und 7 oder durch Handeingabe über die Funktionstasten 17 mit hoher Auflösung, z. B. 10 mm'als Zeitmeßwerte erfaßt. Dazu überlagert können andere typische Prozeßgrößen über die Interfaces 4,5 eingeleitet werden und im Rechner die Sollzeit-Vorgabe ~ in beliebiger gewünschter Weise beeinflussen. Aus den gemessenen Zeiten werden Dauer und Häufigkeit der erfaßten Vorgänge ermittelt und gespeichert. In den Rechner sind Sollzeiten eingespeichert und zwar vorzugsweise im Lernverfahren ("Teach-in-Verfahren") wie folgt: Beim Start werden über mehrere Maschinenläufe die Zeiten gemessen und aus den Mittelwerten und Streuungen die Sollwerte und die zulässigen Abweichungen errechnet. Nach einer bestimmten Anzahl von Maschinenzyklen wird automatisch auf Überwachungsbetrieb umgeschaltet. Dabei werden die auf diese Weise ermittelten oder auch bei der Installation des Systems vorgegebenen Sollzeiten kontinuierlich mit den gemessenen Zeiten verglichen. Zeitab weichungen, die über vorgegebene Abweichungen hinausgehen, werden über den Drucker 14 und/oder den Schreiber 16 ausgegeben und liegen somit als Protokoll vor. Im Störungsfall werden vom Rechner automatisch Reaktionen veranlaßt und über das Interface 8 an die Maschine abgegeben. Beispielsweise kann die gesamte Maschine abgeschaltet werden.
Die Diagnose-Daten bleiben über mehrere Maschinenzyklen gespeichert und lassen sich zur Mittelwertbildung heranziehen, so daß Abweichungen in Relation zum augenblicklichen Zustand der Maschine gebracht werden und damit auch Trends erfaßt und berücksichtigt werden können.
Maschinendaten nach VDI-Vorschrift 3423 für Auslastungsnachweise und Ausfallstatistiken liefert die Vorrichtung auf Abruf durch Betätigen der entsprechenden Funktionstaste aus dem Tastenfeld 17 oder in vorgegebenen Zeitintervallen.
Die Bedienung der Vorricbtung erfordert keinerlei Spezialken#tnisse, da jede Funktionstaste des Tastenfeldes 17 einer über der Taste angegebenen, gewünschten Funktion zugeordnet ist.
Nach dem Start der Überwachung läuft die Vorrichtung automatisch in den jeweiligen Zustand und meldet sich bei Abweichungen oder zu Zeitpunkten, zu denen der Bediener Arbeiten, wie Werkzeugwechsel oder Wartung, ausführen muß, selbsttätig.
Die Ausgabe von Diagnose- oder Maschinendaten wird durch Betätigen der entsprechenden Funktionstaste aus dem Tastenfeld 17 ausgelöst. Eingaben werden in der Anzeige 15 angezeigt und lassen sich korrigieren, bevor sie in den Rechner eingegeben werden.
Die beschriebene Vorrichtung ist besonders zur Überwachung von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen geeignet. Es lassen sich hierbei auch mehrere Maschinen von einem Rechner überwachen, z. B.
hinsichtlich Stückzahl, Standzeit, Wartungszyklus, Werkzeugwechsel.

Claims

Ansprüche Verfahren zur Überwachung von Prozessen mit zeitlich nacheinander ablaufenden Vorgängen>mit einem Rechner, insbesondqre digitalem Mikro-Rechner, dadurch g e. k e n n z e i c ;h n e t, daß die Schalt- bzw. Intervallzeiten einer Steuervorrichtung des Prozesses automatisch und gegebenenfalls andere nicht automatisch erfaßbare Zeiten durch manuelle Veranlassung erfaßt , automatisch gespeichert und mit vorgegebenen Sollzeiten verglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sollzeiten im Lernverfahren nach einem Musterprozeß in den Rechner eingegeben und gespeichert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Sollzeiten aus mehreren Musterprozessen nach einem statistischen Algorithmus errechnet und selbsttätig verändert werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß mehrere Prozesse gleichzeitig überwacht werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß außer den Zeiten auch andere für den jeweiligen Prozeß charakteristischen Größen gemessen werden und im Rechner zur Beeinflussung der Sollzeiten verarbeitet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Schaltzeiten mit 16 bit parallel in den digitalen Rechner eingelesen werden.
7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Mikro-Prozeßrechner (3) über digitale Dateneingangskanäle (6,7) für Zeitmeßsignale und einen digitalen Datenausgangskanal (8) mit einer Steuervorrichtung der zu überwachenden Maschine verbunden ist und daß an dem Rechner eine Ein-/Ausgabeeinheit (9) angeschlossen ist. =
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß außerdem analoge Dateneingangskanäle (4,5) zum Übertragen von charakteristischen, nicht zeitlichen Meßdaten des Prozesses zum Rechner (3) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Ein-/Ausgabeeinheit (9) ein Steuergerät (12) und daran angeschlossen einen Drucker (14) zum Ausdrucken von Abweichungen von den Sollzeiten und eine Tastatur (17,18) mit Funktionstasten (17) zum Eingeben und Betätigen einer alpha-numerischen Anzeige (15) von nicht automatisch erfaßbaren Prozeßdaten aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß an das Steuergerät (12) außerdem ein Schreiber (16) angeschlossen ist.
11. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10 zur Überwachung numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen bzw. Transferstraßen.