Schwingungs-/Frequenz-Anlayse

Larry Laffer

Larry Laffer

Super-Moderator , User des Jahres 2008-2009
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Hallo,
hat schon einmal jemand eine Schwingungs- bzw. Frequenz-Anlayse programmiert mit einer S7 ?
Ich brauche keinen Verweis auf einen Hersteller, der so etwas kann sondern nur möglicherweise schon vorhandene Erfahrungen ...

Gruß
LL
 
Ich gehe mal davon aus, dass Du keine Frequenz messen willst sondern eher ein Leistungsspektrum?

Der übliche Weg auf Digitalrechnern geht dann über diskrete Fouriertransformation.

Wir haben mal sowas mit einer 300er gemacht, aber das ganze ist sehr rechenintensiv und der Kunde hat sich dann für eine Lösung auf einem abgesetzten PC entschieden, damit die SPS noch zu ihrer eigentlichen Aufgabe kam.
 
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Hallo Peter,
du hast das richtige Schlagwort genannt.
Ich nehme an, ihr habt aus der Zeit zwischen einem Anstieg an einem Abfall zwischen den Messwerten die Zeit in eine Frequenz umgerechnet und die Frequenzen gemäß der auftretenden Häufigkeiten ausgewertet. Das jedenfalls habe ich vor.
Was mich in diesem Zusammenhang interessiert ist, ob die mit der 300 eingelesenen Werte hinsichtlich der Einlese-Geschwindigkeit zu sinnvollen Ergebnissen geführt haben. Was war euer Einlese-Intervall (OB35) und über welchen Zeitraum habt ihr Werte eingelesen um zu Ergebnissen kommen zu können ? Wäre das mit der SPS erzielte Ergebnis brauchbar gewesen ? (Ich lasse dabei die Rechenzeit mal außer acht ...)

Ich bin mal gespannt auf deine Antwort ...:p

Gruß
LL
 
Wenn es um das Erfassen von Analogwerten mit einer SPS geht kann doch die Rechenzeit nicht der Knackpunkt sein. Immerhin braucht man ja eine recht große Zeit um mit den meisten SPS-Analogeingängen eine Quantitativ ausreichende Menge an Analogwerten zu erfassen.

Kannst Du die Aufgabe noch etwas genauer bzw. vereinfacht erklären?
 
Hallo Zotos,
wir stellen in unserem Betrieb u.A. spezielle Kugellager her.
Hierbei geht es um eine Prüfung, die feststellt, ob das Lager von den Lauf-(Geräusch-)Eigenschaften OK ist. Die verwendeten Laufbahnringe haben vom Sub-Lieferanden her zum Teil Kratzer, die sich leider nicht anderweitig aufspüren lassen. Hier gibt es spezielle Prüf-Verfahren, die es ermöglichen so etwas aufzuspüren. Faktisch ist es aber nichts anderes als ein Kraftsensor mit Messverstärker und AD-Wandler.

Ich traue der SPS durchaus zu mit bis zu 200 Messungen / Sekunde (brauchbare) Werte aufzuzeichnen. Diese beinhalten Sub-Schwingungen, die es Auszuwerten gilt. Bei der Lager-Prüfung haben wir derzeit schon eine Reibmoment-Prüfung. Bei dieser glätte ich aktuell die Schwingungen heraus - ich stelle mir jedoch vor, dass die hier schon vorhandenen Schwingungen auf meinem Mess-Signal Reibmoment die Laufgeräusche der Kugeln sind. Hat nun ein Laufbahnring eine Beschädigung, dann müsste eine bestimmte Frequenz, die sich aus der Anzahl der Kugeln und dem Durchmesser des Laufbahnrings nachrechnen liesse, anwachsen - Resonanz.

Das funktioniert schon mit einem speziellen Prüfgerät (z.B. Fa. Delfin). Ich stelle mir vor, dass ich es genauso (eventuell) hinkriegen könnte ...

Und nun suche ich nach Erfahrungen diesbezüglich ...

Gruß
LL
 
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Larry Laffer schrieb:
...
Ich traue der SPS durchaus zu mit bis zu 200 Messungen / Sekunde (brauchbare) Werte aufzuzeichnen.
...
Ich stelle mir vor, dass ich es genauso (eventuell) hinkriegen könnte ...

Und nun suche ich nach Erfahrungen diesbezüglich ...

Gruß
LL
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Hallo LL,

200 Messungen pro Sekunden erfordern aber nicht nur ne leistungsfähige
SPS sondern auch recht schnelle Analogeingänge...

Als Beispiel:
Eine "Billig" 8 - Kanal AE für die 300er hat ne Grundwandlungszeit von ca. 30ms
pro Kanal. Damit wärst du bei max. 33 Messungen / Sekunde.

Ich habe mal mit ner 300er und nem schnellen internen Analogeingang
im 1ms - Alarm ca. 1000 Messungen pro Sekunde geschafft.

Allerdings ging das mit nur einem Kanal, und die SPS (314C-2DP) war
absolut am Ende, sporadisch sprach der Weckalarm an.

Und dabei hatte die SPS sonst nichts zu tun...

Ich musste dann die Abtastrate auf 500 Hz verringern (2ms Alarm).

CU

Jürgen

.
 
Hallo Jürgen,
ich benutze die "schnelle Analog-Karte" von Siemens "335-7HG01".
Damit kann ich schon Analogwerte in der Geschwindigkeit aufnehmen. Ich muss allerdings gestehen, dass ich bei derartigen Anwendungen gerne die 317 als CPU heranziehe. Das gibt dann keine Zeit-Probleme. Hier kann ich durchaus auch 2D-Werteketten aufzeichnen ohne das mir meine Zykluszeit "explodiert".

Mittlerweile, nachdem ich mich in die Fourier-Analyse, die PeterEF mir genannt hat, mal eingelesen habe, bin ich gar nicht mehr sicher, dass viele Werte der Weisheit letzter Schluss sind. Warscheinlich reichen 100 Messungen / Sekunde auch noch aus. Mein Problem ist im Augenblick tatsächlich die Umsetzung der FFT (schnelle Fourier-Transformation) in eine für mich verständliche Formel. Es gibt dazu zwar im Internet viel zu Lesen, aber (leider) nichts konkretes.

Hier also nochmal mein Aufruf :
(vielleicht auch an PeterEF)

Kann mir da jemand mit der FFT-Formel mit einem Programmbeispiel in Basic oder Pascal auf die Sprünge helfen ?

Gruß
LL
 
Guten Morgen,

ich werde in den nächsten Tagen mal ins Archiv gucken, was noch zu finden ist.

Wir haben das damals nicht weiter verfolgt, weil die CPU (eine 314, noch die breite Bauform) mit rechnen und AE lesen/skalieren so ausgelastet war, das nichts mehr übrig blieb.
Heutzutage (z.B. Speed7-CPU mit schneller AE) sollte das besser gehen, allerdings kann man bei den Hardwarekosten dann auch gleich zu einer Lösung mit 3 Klicks und fertig greifen (z.B. Labview).
 
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@PeterEF:
Wenn du da noch etwas auftreiben könntest wäre echt toll. Ich werde parallel weiterforschen. LabView und Konsorten ist kein Thema. Auf den Gedanken bin ich gekommen, weil wir ohnehin bei unseren Lagern eine Reibmoment-Prüfung (mit der SPS) machen, die diese Kurve praktisch schon aufzeichnet - sie muß halt "nur" anders ausgewertet werden - das wäre dann der Bringer schlechthin ...

@D.Albinus:
Unter dem genannten Link findet sich nur die Auswertung der FFT. Die FFT selber ist (vorsichtshalber) nicht mit im Code enthalten. Ist aber auch so eine Sache, da ich mittlerweile auch weiß, dass Delphi ein eigenes FFT-Modul hat.

@Oberchefe:
Ich brauche keinen AD-Wandler. Den habe ich schon ...
 
... OK stimmt, da hast du recht.
Trifft aber trotzdem auch nicht mein Problem, da es mir in der hauptsache ja darum geht eine bereits schon aufgenommene Messkurve auf eine andere Art zu beurteilen. Die Wago-Klemme entspricht in ihrer Ausführung (plus des zusätzlich benötigten Sensors) einer einfachen Form des von uns zur Zeit experimentell eingesetzten Systems von Fa. Delfin (das genau diese schon 100mal angesprochene Fourier-Transformation intern macht).

So langsam komme ich auch hinter die Formel. Ich verstehe aber (leider) noch nicht, wie alle die Formel-Teile, die ich nun schon gesammlt habe das ausspucken (vor Allem in welcher Variablen), was man im nachstehenden Bild sehen kann :
 
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Larry Laffer schrieb:
... OK stimmt, da hast du recht.
Trifft aber trotzdem auch nicht mein Problem, da es mir in der hauptsache ja darum geht eine bereits schon aufgenommene Messkurve auf eine andere Art zu beurteilen. Die Wago-Klemme entspricht in ihrer Ausführung (plus des zusätzlich benötigten Sensors) einer einfachen Form des von uns zur Zeit experimentell eingesetzten Systems von Fa. Delfin (das genau diese schon 100mal angesprochene Fourier-Transformation intern macht).

So langsam komme ich auch hinter die Formel. Ich verstehe aber (leider) noch nicht, wie alle die Formel-Teile, die ich nun schon gesammlt habe das ausspucken (vor Allem in welcher Variablen), was man im nachstehenden Bild sehen kann :
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Hallo LL,

die obere Linie zeigt ja den Kurvenverlauf, aus dem du (mit möglichst kleinem Intervall)
deine Stützpukte messen musst.
Die sich ergebenden Sinusschwingungen (Harmonischen?) werden in der unteren Linie angezeigt.

Das Analyse - Programm könnte dir vielleicht dabei behilflich sein,
eben diese Harmonische aus den Stützpunkten herauszurechnen.

Noch was, da du dich ja mit Pascal auskennst, würde ich die letztendliche Formel
auf jeden Fall in SCL codieren.

CU

Jürgen

.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Jürgen,
so ist es gedacht ...

Eine Messung bei mir könnte so aussehen, wie auf dem dargestellten Bild. Die Frequenzen, die ich suche ergeben sich aus dem Laufbahn-Durchmesser, auf der die Kugeln laufen, der Anzahl der Kugeln und der Drehzahl bei der Messung. Hier sollte die Amplitude der Suchfrequenz normalerweise klein sein und nur bei Beschädigung der Laufbahn einen deutlichen Ausschlag erbringen.

Nun das Problem, dass ich immer noch nicht hinreichend gelösst habe :
Mein ARRAY_of_Messpunkte (_INT) wird aktuell erstellt in der S7 im OB35 mit einer momentanen Abtastung von 100Hz (alle 10 ms). Wie fügen sich nun die erfassten Y-Werte und die aus der Abtastung resultierenden X-Werte (Index * 10 ms) in die Berechnungs-Formel ein ? Das habe ich leider noch nicht gecheckt ...

Gruß
LL
 
Weil du mit 100Hz Abtastfrequenz kein 60Hz-Signal mehr vernünftig abtasten kannst! Entweder musst du dann auf min. 120Hz gehen, oder einen Tiefpass noch einbauen.
 
...?
Ich hatte weiter vorne im Thread bereits erwähnt, dass ich vorhabe im Erfolgsfall meine Abtastrate auf 200 Hz (5 ms) zu erhöhen .

Beitrag Nr.5 :
Ich traue der SPS durchaus zu mit bis zu 200 Messungen / Sekunde (brauchbare) Werte aufzuzeichnen.
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