[发明专利]通过数据通信网络向测量装置提供电力的设备及方法

说明书

机器健康管理系统包括通过以太网供电(PoE)连接至中央逻辑单元的机器测量单元。每个测量单元包括连接至传感器的一个或多个传感器模块，或连接至输出装置的一个或多个输出模块，或传感器模块和输出模块的组合。通过PoE网络向测量单元提供所需的电力。传感器产生的感测信号经过数字化处理后，可在传感器模块中进行分析。原始数据，以及在某些情况下的预处理数据，通过以太网网络传输至中央逻辑单元，在该中央逻辑单元中，数据得到分析和/或与其他数据组合，以执行预测分析、构建决策并可能实施保护方案、预测机器/系统的性能或控制机器/系统。

技术领域

本发明涉及机器健康管理和控制的数据收集领域。更具体地，本发明涉及一种用于通过数据通信网络向机器数据收集装置提供电力的系统。

背景技术

复杂工业机器的监视和控制，通常需要许多分布在机器上或机器附近的多个位置的不同类型的传感器(振动传感器、温度传感器、压力传感器等)和控制装置(即，开关、阀门和执行器)。通常，这样的传感器和控制装置通过通信网络连接到工业工厂中的监视系统和控制系统。在此类应用场景中，现有通信网络相关的缺点包括：

-数据传输距离受到限制；

-需要许多电源来向广泛分布的传感器和控制装置供电，这导致高昂的成本；

-传感器和传感器模块之间的信号线长度会较长，造成低幅度信号中的噪声问题；并且

-由于在传感器模块处执行信号的模数转换，传感器与传感器模块之间的长信号线将进一步增加噪声出现的概率。

因此，需要一种机器监视和控制网络，以缓解与现场总线网络相关的问题。

发明内容

上述需求和其他需求通过机器健康管理系统满足，该系统包括通过以太网供电(PoE)方式连接至中央逻辑单元的机器测量单元。每个测量单元中包括连接至传感器的一个或多个传感器模块，和/或连接至输出模块的一个或多个输出装置。例如，传感器包括涡流传感器、压电传感器、地震探测传感器、线性可变差动变压器(LVDT)传感器和温度传感器。例如，输出装置包括继电器、模拟电压和模拟电流。通过PoE网络向测量单元提供所需的电力。

传感器产生的感测信号经过数字化处理后，可在传感器模块中进行分析。将原始数据，以及某些情况下的预处理数据，通过以太网传输至中央逻辑单元。在中央逻辑单元处，分析该数据和/或将该数据与其他数据进行组合以执行预测分析、构建决策并可能实施保护解决方案、预测机器/系统的性能或控制该机器/系统。

例如，保护解决方案包括根据警报值关闭机器/系统，向上层系统产生警告，以及在不同值之间进行表决。例如，预测分析包括在测量模块或中央逻辑单元中分析原始数据(PeakVue、FFT、与良好的比较等)，并报告机器/系统的健康状况以规划维护服务间隔。控制解决方案的一例子是组合不同的输入和输出以遵循控制序列，并决定是否允许系统以规划的方式运行。

控制网络中PoE的使用可与标准办公以太网独立开来，以可实现确定性协议。在各种实施例中，可以使用确定性以太网协议和标准以太网协议，这取决于应用是用于预测还是保护或是其他。