嵌置在可編程邏輯控制器的軟件平臺中的預(yù)報分析方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求以2012年4月13日提交的、美國臨時申請序號為61/623,647、名稱為“EmbeddedPrognosticsonPLCPlatformsforEquipmentConditionMonitoring,DiagnosisandTime-to-Failure/ServicePrediction”的申請為優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容在此以引用方式并入本文。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及用于機器監(jiān)控的技術(shù)。具體而言，本發(fā)明涉及可編程邏輯控制器平臺中執(zhí)行設(shè)備預(yù)報的嵌置預(yù)報(prognostics)分析軟件。

背景技術(shù)：
意外停機仍是制造業(yè)中影響生產(chǎn)力和總體擁有成本的重要問題。對出現(xiàn)的故障和劣化趨勢的早期檢測可以避免停機，針對性維護工作提高生產(chǎn)力并節(jié)約成本。制造廠里基于狀態(tài)的維護系統(tǒng)持續(xù)傳送關(guān)于機器狀態(tài)及性能的數(shù)據(jù)，但對于現(xiàn)場工程師和管理工作人員的挑戰(zhàn)是有效利用巨量數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確地檢測設(shè)備劣化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種技術(shù)，給可編程邏輯控制(PLC)系統(tǒng)增加用于預(yù)報的本地數(shù)據(jù)處理能力。所提出的系統(tǒng)可以潛在地應(yīng)用于廣泛的應(yīng)用。所提出的系統(tǒng)利用現(xiàn)代PLC平臺的計算能力(例如，多核CPU)來提供設(shè)備預(yù)報信息作為增值功能。本系統(tǒng)適于不同運行狀態(tài)/用途，并且，能以最小人為干預(yù)在正常運行期間識別并診斷設(shè)備故障。在重大故障出現(xiàn)之前，本系統(tǒng)使用PLC診斷消息或簡單的物理指示諸如燈光告警用戶需要進行維護。正常運行期間后臺收集(同步方式或異步方式)多傳感器數(shù)據(jù)，并且通過一套數(shù)據(jù)分析算法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成單位數(shù)健康指標(biāo)。如果健康指標(biāo)超過統(tǒng)計/預(yù)定門限，則觸發(fā)診斷和預(yù)測功能，以便確定故障類型和/或潛在的剩 余使用壽命或工作時間。本發(fā)明是一種用于確定有關(guān)由可編程邏輯控制器控制的設(shè)備的預(yù)報信息的方法。本方法利用嵌置在可編程邏輯控制器的軟件平臺中的預(yù)報分析程序。確定預(yù)報分析程序是否具有空閑狀態(tài)。如果是，那么，在可編程邏輯控制器實時循環(huán)期間，由可編程邏輯控制器從數(shù)據(jù)采集裝置中讀取預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)樣本，并將這些數(shù)據(jù)樣本寫到緩沖區(qū)中。然后，可編程邏輯控制器軟件平臺的系統(tǒng)功能塊激活預(yù)報分析程序以具有活動狀態(tài)。從緩沖區(qū)將數(shù)據(jù)樣本讀入預(yù)報分析程序。基于來自緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)樣本，識別設(shè)備的運行狀態(tài)，以及，基于設(shè)備的運行狀態(tài)，從來自緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)樣本中提取多個特征。確定與所識別出的運行狀態(tài)相對應(yīng)的模型是否已經(jīng)過訓(xùn)練，以及，只有該模型已經(jīng)過訓(xùn)練，才在基于特征來確定預(yù)報信息時使用該模型。在確定預(yù)報信息之后，設(shè)定預(yù)報分析程序狀態(tài)為空閑。在本發(fā)明的另一方面，提供一種非暫時性計算機可用介質(zhì)，具有存儲于其上的計算機可讀指令，用于由處理器執(zhí)行，以便使用如上所述的嵌置在可編程邏輯控制器的軟件平臺中的預(yù)報分析程序，執(zhí)行用于確定有關(guān)由可編程邏輯控制器控制的設(shè)備的預(yù)報信息的操作。在本發(fā)明的又一方面，提供一種可編程邏輯控制器，其具有如上所述的嵌置在該可編程邏輯控制器的軟件平臺中的預(yù)報分析程序。附圖說明圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一種實施例的帶有嵌置預(yù)報的PLC操作的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的帶有嵌置預(yù)報的PLC的方塊圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的帶有嵌置預(yù)報的PLC的特定結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一種實施例的方法的流程圖；圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)處理概要的示意性方塊圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一種實施例的用于對系統(tǒng)進行測試的試驗臺的方塊圖；圖7a、圖7b、圖7c、圖7d和圖7e是根據(jù)本發(fā)明的一種實施例在測試 一種系統(tǒng)的過程中所產(chǎn)生的原始振動數(shù)據(jù)的曲線；圖8是示出有關(guān)使用圖6試驗臺的幾次測試運行所計算出的與基線的偏差的曲線；以及圖9是根據(jù)本發(fā)明一種實施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的示意性方塊圖。具體實施方式在將預(yù)報算法適配于使用中的眾多類型的設(shè)備和應(yīng)用而不要求明顯的努力以實現(xiàn)各種情形時仍有許多挑戰(zhàn)。進一步的挑戰(zhàn)在于，使預(yù)報解決方案更靠近于設(shè)備以保證信息在正確的時間傳送給正確的人。例如，現(xiàn)行方法可以使用執(zhí)行實際計算的、遠離PLC的狀態(tài)監(jiān)控服務(wù)器。大量的數(shù)據(jù)必須從PLC傳輸至用于信息處理的遠程計算機。這種數(shù)據(jù)傳輸會招致網(wǎng)絡(luò)信息流通量問題以及在存儲并維持大量數(shù)據(jù)方面的擴大成本。此外，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏罂赡苎舆t信息處理，并導(dǎo)致維修決策的滯后。本文所描述的系統(tǒng)向設(shè)備用戶傳送簡單、可靠的機器診斷和預(yù)報信息。本技術(shù)的關(guān)鍵要求在于，應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生這種信息而不用自定義機器建模、自定義參數(shù)、或特殊機器測試循環(huán)—也就是，盡可能接近“即插即用”。嵌置式PLC平臺上的預(yù)報解決方案的開發(fā)使分析功能更靠近于設(shè)備，以更低成本的控制器針對更廣泛的應(yīng)用。用圖1中所示的系統(tǒng)100說明嵌置式PLC平臺上預(yù)報解決方案的基本概念。外部傳感器130測量關(guān)于設(shè)備110或其環(huán)境的屬性。設(shè)備可以例如是如所示的加工中心。傳感器類型的廣泛范圍可以由客戶選擇。由整理和/或編譯數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集裝置(DAQ)140讀取傳感器測量結(jié)果。廣泛范圍的數(shù)據(jù)采集裝置類型也可以由客戶選擇。將數(shù)據(jù)周期性地從數(shù)據(jù)采集裝置140傳輸至PLC系統(tǒng)115上的嵌置預(yù)報分析程序120。然后，將由預(yù)報分析程序120計算出的結(jié)果150傳輸至人機接口(MMI)或存儲器160。預(yù)報分析程序結(jié)果對于機器操作人員等是本地可得到的。因為該分析在本地發(fā)生，所以無需通過工廠網(wǎng)絡(luò)傳輸大量的測量數(shù)據(jù)。方法將預(yù)報功能集成到PLC平臺中。使用PLC輸入模塊和/或第三方裝置和/或內(nèi)部傳感器信號，集成系統(tǒng)收集來自傳感器的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)使用嵌置預(yù)報庫將數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換成預(yù)報信息。在本披露中使用下列縮寫詞：WinAC-視窗自動化中心RT-實時RTX-實時擴展ODK-開放式開發(fā)工具包OB-組織塊DB-數(shù)據(jù)塊CCX-自定義代碼擴展DLL-動態(tài)鏈接庫RTDLL-實時動態(tài)鏈接庫WinLC-視窗邏輯控制器SFB-系統(tǒng)功能塊DAQ：數(shù)據(jù)采集AI-模擬輸入DI-數(shù)字輸入SOM-自組織映射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的一種PLC系統(tǒng)200。系統(tǒng)包括PLC215，其運行至少兩個程序：在PLC的實時操作系統(tǒng)中運行的程序216；以及嵌置的預(yù)報分析軟件220。PLC循環(huán)程序217根據(jù)實時操作系統(tǒng)程序216周期性地運行。PLC循環(huán)程序217收集來自DAQ裝置240的數(shù)據(jù)，所述DAQ裝置240與安裝在設(shè)備210上的傳感器連接。PLC循環(huán)程序217還可以收集來自內(nèi)部傳感器的數(shù)據(jù)。取決于采樣頻率的要求，PLC循環(huán)可以正?；蚋咚傺h(huán)地執(zhí)行?？梢允褂枚鄠€PLC循環(huán)來收集不同采樣頻率要求下的數(shù)據(jù)。當(dāng)收集了預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)樣本時，使系統(tǒng)功能塊218初始化，以便激活嵌置的預(yù)報分析軟件220，并傳送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)至預(yù)報分析軟件220。預(yù)報分析軟件220處理所接收的數(shù)據(jù)。預(yù)報分析軟件實現(xiàn)為插件軟件組件，諸如按照DLL格式。它還提供機會以使用第三方裝置260，諸如商品化工業(yè)用人機接口。圖3中示出在運行WinAC的西門子PLC系統(tǒng)315上的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)200(圖 2)的示例實現(xiàn)300。組織塊317從在WinLC實時擴展中運行的程序316的步驟7開始循環(huán)地運行。組織塊317中的程序從與安裝在設(shè)備310中的傳感器330相連接的DAQ裝置340中收集數(shù)據(jù)。當(dāng)收集了預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)樣本時，初始化系統(tǒng)功能調(diào)用，以調(diào)用動態(tài)鏈接庫中的自定義代碼擴展(CCX)功能321，以便將步驟7緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)傳送至西門子PnP(即插即用)分析軟件320。西門子WinACODKCCX提供工具，用于從高級編程語言環(huán)境中實現(xiàn)DLL或RTDLL。PnP分析軟件320使用CCXDLL(C++語言)實現(xiàn)，以處理所接收的數(shù)據(jù)。它還提供接口，以便在CCXDLL中使用第三方裝置360。程序流程圖圖4中示出流程圖400，其示出集成了PLC循環(huán)程序410和分析程序(AP)450的系統(tǒng)的操作。左手側(cè)表示PLC循環(huán)程序410，而右手側(cè)表示AP450。在PLC循環(huán)程序410中，數(shù)據(jù)采集是主要任務(wù)。程序開始于420，以及，數(shù)據(jù)采集僅在AP空閑時進行(判斷422)。通過在對數(shù)據(jù)采集例程進行循環(huán)之前要求AP程序是空閑的，本系統(tǒng)保證適當(dāng)?shù)奶幚碣Y源在PLC中是可得到的，因為在任何給定時間只有數(shù)據(jù)采集循環(huán)和AP之一在運行。該要求還將相對較快的數(shù)據(jù)采集循環(huán)與相對較慢的分析程序進行同步，避免前者以數(shù)據(jù)壓制后者。數(shù)據(jù)采集只在滿足DAQ觸發(fā)條件(例如，設(shè)備正在運行或操作)時(判斷424)進一步進行，避免無意義或無效數(shù)據(jù)的收集和分析。在每一次PLC循環(huán)中，程序從DAQ裝置(和/或第三方裝置)中讀取(操作426)一個數(shù)據(jù)樣本，并且將此數(shù)據(jù)樣本寫入(操作428)到PLC數(shù)據(jù)塊中所建立的PLC緩沖區(qū)。當(dāng)讀取了一個數(shù)據(jù)樣本時，使數(shù)據(jù)計數(shù)器遞增。當(dāng)所收集數(shù)據(jù)樣本的數(shù)量達到預(yù)定門限(例如，100個)時(判斷430)，PLC程序停止數(shù)據(jù)收集，并且調(diào)用AP(操作434)，以傳送數(shù)據(jù)。如果在達到預(yù)定門限之前(判斷430)不再滿足觸發(fā)條件422、424中的任意一個，清除數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并且將數(shù)據(jù)計數(shù)器置零(操作432)。PLC程序開始等待(操作420)，直至滿足觸發(fā)條件。AP450負責(zé)分析數(shù)據(jù)，并生成預(yù)報信息。一旦由PLC程序調(diào)用AP(操作462)，其設(shè)置AP狀態(tài)為忙(操作464)，使得PLC程序停止讀取數(shù)據(jù)。 AP讀取保存在PLC緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)記錄(含有多個數(shù)據(jù)樣本)(操作466)，并且應(yīng)用運行狀態(tài)識別(操作468)，然后應(yīng)用信號處理算法，以從原始數(shù)據(jù)中提取特征(操作470)。在AP開始預(yù)測之前，確定基線是否已經(jīng)基于預(yù)定數(shù)量的(例如，100個)數(shù)據(jù)記錄進行了訓(xùn)練。如果模型未經(jīng)訓(xùn)練以及如果不滿足預(yù)定門限(判斷474)，則AP將所提取的特征保存到數(shù)據(jù)陣列中，并且設(shè)置AP狀態(tài)為空閑(操作480)，以等待更多數(shù)據(jù)記錄進來。當(dāng)達到了預(yù)定數(shù)量的記錄(判斷474)，AP應(yīng)用訓(xùn)練算法(操作478)，以基于含有全部提取特征的所保存的數(shù)據(jù)陣列訓(xùn)練基線。在訓(xùn)練基線之后(判斷472)，當(dāng)新數(shù)據(jù)到達時，AP應(yīng)用測試算法，并且輸出預(yù)測結(jié)果(操作476)。就具體實現(xiàn)而言，例如，如果在運行WinAC的西門子公司PLC系統(tǒng)上實現(xiàn)，AP是CCXDLL格式。嵌置預(yù)報庫-數(shù)據(jù)分析軟件圖5中示出根據(jù)本發(fā)明的概要數(shù)據(jù)分析流程圖500。在許多情況下，由于機器的不同用途，一臺設(shè)備的運行狀態(tài)On是隨時間而交替的(塊510)。運行狀態(tài)可以由單個變量諸如速度、電壓、以及方向確定(塊520)，或者可以使用多個變量的組合確定。如果運行狀態(tài)已經(jīng)存在(O1...On)，則將測量數(shù)據(jù)輸入至與運行狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的預(yù)測模型530(M1…Mn)以生成預(yù)測結(jié)果(R1...Rn)。如果運行狀態(tài)在過去從未遭遇過，則創(chuàng)建新運行狀態(tài)O_new，以及，當(dāng)收集了預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)記錄時，訓(xùn)練相關(guān)的預(yù)測模型M_new。一旦訓(xùn)練了預(yù)測模型，則其可以開始生成預(yù)測結(jié)果。根據(jù)運行狀態(tài)隨時間出現(xiàn)的順序(塊510)，對預(yù)測結(jié)果進行組織(塊540)。下面，給出用于工業(yè)機床的異常檢測和故障診斷的數(shù)據(jù)分析流程的示例。與一種運行狀態(tài)On相關(guān)聯(lián)的預(yù)測模型中所使用的算法在圖5中用Mn表示。預(yù)測模型中的具體算法可以定制，以用于不同應(yīng)用。在特定運行狀態(tài)下從數(shù)據(jù)采集裝置取得原始數(shù)據(jù)之后，選擇來自各數(shù)據(jù)記錄中的“最穩(wěn)定窗口”，以避免時域中隨時間可能快速變化的噪聲和/或避免劇烈的頻率變化。然后，應(yīng)用快速傅里葉變換(FFT)，以將信號分解成為其分量頻率及其幅值。在沿FFT頻譜的同等分布頻率范圍內(nèi)計算帶能量。小波包變換(waveletpackettransform)表示就波形(周知為母小波)而言具有有限長度或快速衰減振蕩特征的信號。分解層次的結(jié)束時，對所有節(jié)點計算能量，以揭示罕見的頻率變化，這可能由不同分辨率處潛在錯誤引入。還 對所選擇的數(shù)據(jù)段應(yīng)用時域特征提取，以計算統(tǒng)計量，諸如均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、均方根(RMS)以及尖峰值等。在提取所有上述特征之后，使用它們作為給用于異常檢測或診斷目的的自組織映射(SOM)的輸入。關(guān)于本算法數(shù)學(xué)背景的更多細節(jié)可以在L.LiaoandR.Pavel,“MachineAnomalyDetectionandDiagnosisIncorporatingOperationalDataIncorporatingOperationalDataAppliedtoFeedAxisHealthMonitoring,”ASME2011InternationalManufacturingScienceandEngineeringConference,Corvallis,OR,USA,2011中找到，其內(nèi)容在此以引用的方式并入本文。實驗和結(jié)果本段使用發(fā)動機試驗臺來測試異常檢測以及診斷功能，說明嵌置預(yù)報系統(tǒng)的概念。實驗步驟對于圖6中所示的試驗臺600，裝配了Maxon直流電動機610(A-max26)、橡膠輪(載荷)640和聯(lián)軸器645。支架630設(shè)計成將電動機支撐于基底620上。電動機用24伏直流電源615供電。加速表650(IMIPCB62B61)安裝在電動機610的殼體上。加速表650的輸出范圍是在-5伏與+5伏之間。使用信號調(diào)節(jié)器660(IMI682A02)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，信號調(diào)節(jié)器660提供4毫安電流激勵給加速表、以及按1：1比例的原始信號輸出。使用常規(guī)AI模塊672(例如AI2x12bit6ES7331-7KB02-0AB0)以1千赫采樣頻率(OB的周期設(shè)定為1毫秒)取得數(shù)據(jù)(使用高速AI模塊，例如AI8x14bit6ES7331-7HF01-0AB0，可以實現(xiàn)52微秒的更高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度)。使用DI模塊674(DI16xDC24V6ES7321-1BH02-0AA0)來檢測電動機610的運行或運轉(zhuǎn)狀態(tài)(通/斷)。AI和DI模塊與接口模塊670(IM513-4PN6ES7153-4AA00-0XB0)連接，接口模塊670則與工業(yè)以太網(wǎng)690連接。其上運行WinAC的PC680(可以由基于PC的控制器取代)經(jīng)由PCI接口卡691(CP1616-CP1604)與工業(yè)以太網(wǎng)690連接。引入故障為了測試異常檢測和診斷功能，將失衡故障手工地引入至電動機試驗臺。在與軸一起旋轉(zhuǎn)的輪緣上的不同角度位置安裝小螺絲。隨著螺絲位置的改變，失衡格局也改變。測試的目的是，首先檢測是否有失衡情形(使用無監(jiān)督學(xué)習(xí))，其次是在失衡格局出現(xiàn)時區(qū)分不同的失衡格局(使用有監(jiān)督訓(xùn) 練)。應(yīng)當(dāng)注意到，在安裝中存在固有的失調(diào)。失調(diào)存在于所有平衡和失衡的情形中。盡管有失調(diào)，但本算法仍能檢測出失衡格局。電動機試驗臺上手工引入的失衡格局包括(a)未安裝不平衡螺絲(“平衡”)，(b)在角度上靠近于為了將輪緣固定至軸而使用的緊定螺絲的輪緣上安裝一個螺絲(“1螺絲近”)，(c)角度上與緊定螺絲相反(約成180度)地安裝一個螺絲(“1螺絲遠”)，(d)靠近于緊定螺絲安裝兩個螺絲(“2螺絲近”)，(e)與緊定螺絲相反地安裝兩個螺絲(“2螺絲遠”)?！敖焙汀斑h”二者都是相對于緊定螺絲的位置。結(jié)果對于每一種不同失衡情形，讓電動機運轉(zhuǎn)約500秒，并且使用AI模塊收集數(shù)據(jù)。從500秒的數(shù)據(jù)中隨機生成500個數(shù)據(jù)記錄成為4096個數(shù)據(jù)樣本的段。圖7a至圖7e中示出不同的平衡和失衡情形下的原始振動數(shù)據(jù)。僅僅通過檢查時域信號來區(qū)分失衡情形并不簡單。確定運行狀態(tài)時選擇了電動機的轉(zhuǎn)速。為了簡單起見，讓電動機以恒定速度運轉(zhuǎn)，只形成一種運行狀態(tài)。以下分析都是在此特定運行狀態(tài)內(nèi)。對于圖7a至圖7e中所示的數(shù)據(jù)組，10個頻率帶的能量同等地分布在FFT頻譜中，提取時域特征(包括均值、RMS、以及波峰因數(shù)、方差和偏度(skewness)、標(biāo)準(zhǔn)偏差、以及尖峰值)以及小波包能量。還提取FFT頻譜中中心在167赫茲(電動機轉(zhuǎn)速)和334赫茲處在20赫茲范圍內(nèi)的兩個能量作為特征。異常檢測-無監(jiān)督測試結(jié)果：從各故障情形收集數(shù)據(jù)。對于測試，使用了80個不同記錄。各數(shù)據(jù)記錄含有4092個數(shù)據(jù)樣本。這里有被測試的5種不同失衡情形。對于該測試，選擇2個能量特征和6個時域特征作為輸入至異常檢查算法的特征。只用平衡數(shù)據(jù)對自組織映射(SOM)進行訓(xùn)練，將其用作基線。然后，用在1螺絲近、1螺絲遠、2螺絲近、以及2螺絲遠的情形中所收集到的其它數(shù)據(jù)對映射進行測試。結(jié)果顯示：當(dāng)訓(xùn)練平衡情形作為基線時，2螺絲遠失衡故障產(chǎn)生了最大差異。圖8示出不同失衡與基線的距離，其使用SOM的輸出區(qū)分四類失衡情形與平衡情形(MQE是偏離基線的指標(biāo))。類‘2螺絲近’的增大距離(MQE)的可能解釋是：由于非固定地安裝于 地，該數(shù)據(jù)可能不是在完美環(huán)境中取得。然而，不同水平的失衡仍能良好地區(qū)別。為了預(yù)測各數(shù)據(jù)記錄的標(biāo)號，進行下列監(jiān)督測試(診斷)。診斷-有監(jiān)督的測試結(jié)果：除了1螺絲近數(shù)據(jù)組之外，將無監(jiān)督測試的相同數(shù)據(jù)組用于診斷。不使用1螺絲近數(shù)據(jù)組的原因是它非常接近于基線。當(dāng)檢查信號及其特性時，表明在1螺絲近與平衡情形之間幾乎沒有差異。這就是為何從測試中將其排除的原因。所以，用四個類進行了有監(jiān)督訓(xùn)練的診斷測試：平衡、1螺絲遠、2螺絲近、2螺絲遠。測試中，應(yīng)用了交叉驗證方法。建立了四個交疊(fold)，并且各交疊含有80個數(shù)據(jù)記錄。這些數(shù)據(jù)記錄由四類組成，都是失衡情形。在每次測試中，用三個交疊訓(xùn)練SOM映射，而余下交疊則進行測試。使用下列特征作為給有監(jiān)督SOM算法的輸入：中心在第二、第三、第四、第六運行速度處20赫茲帶內(nèi)的能量、信號的波峰因數(shù)、以及信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差。所以，對于各數(shù)據(jù)記錄有六個特征。當(dāng)檢查來自電動機的信號時，在167赫茲頻率處可以看到峰值以及其倍數(shù)，這意味著在此頻率處占優(yōu)勢。為了減少由于分辨率問題所導(dǎo)致的錯誤，選擇20赫茲的范圍，這意味著167+/-20赫茲。能量表示這些值。例如，第二能量包括頻率167*2-20赫茲與167*2+20赫茲之間的能量；第三能量是167*3-20赫茲與167*3+20赫茲之間的能量；如此等等。在交叉驗證測試中，本程序可以以95％的準(zhǔn)確性預(yù)測類。系統(tǒng)在可編程邏輯控制器(PLC)計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)如上所述方法的要素。圖9中示出示例性系統(tǒng)900。PLC910優(yōu)選是商用工業(yè)單元，能周期性地收集來自內(nèi)部或外部傳感器的數(shù)據(jù)并且處理這些數(shù)據(jù)。PLC還能使用所收集數(shù)據(jù)來控制設(shè)備。PLC910可以通過數(shù)據(jù)采集裝置950接收數(shù)據(jù)或直接從傳感器(未示出)接收數(shù)據(jù)。輸入/輸出數(shù)據(jù)可以經(jīng)由廣域網(wǎng)諸如因特網(wǎng)、經(jīng)由局域網(wǎng)、或經(jīng)由直接總線連接在PLC910與人機接口(MMI)948之間通過。PLC910可以構(gòu)造成通過使用例如MMI948執(zhí)行一定任務(wù)來操作并顯示信息。在一種實施例中，經(jīng)由MMI948初始化數(shù)據(jù)采集，而診斷結(jié)果則經(jīng)由相同裝置顯示給用戶。PLC910包括一個或多個處理器920諸如中央處理單元(CPU)，并且 還包括存儲器930。當(dāng)構(gòu)造成使用根據(jù)本發(fā)明的軟件時，處理器920包括診斷分析軟件模塊922，其構(gòu)造成執(zhí)行一種或多種方法，用于確定有關(guān)由PLC910控制的設(shè)備的診斷信息，如本文所討論的。這些模塊包括從外部傳感器收集數(shù)據(jù)并且還可以將機器控制指令傳送給所控制的設(shè)備的PLC運行時程序924。存儲器930可以包括隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。存儲器還可以包括可移動介質(zhì)諸如磁盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器、存儲卡等、或者其組合。RAM起到數(shù)據(jù)存儲器的作用，其存儲處理器920中的程序執(zhí)行期間所使用的數(shù)據(jù)；RAM還用作程序工作區(qū)。ROM起到程序存儲器的作用，用于存儲在處理器920中執(zhí)行的程序。程序可以駐留在ROM上、或者任何其它有形或非易失性計算機可讀介質(zhì)940上，作為存儲于其上的、用于由處理器執(zhí)行的計算機可讀指令，以執(zhí)行本發(fā)明的方法。ROM還可以含有由本程序或有其它程序使用的數(shù)據(jù)。通常，上述程序模塊922、924包括例程、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，其執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定的抽象數(shù)據(jù)類型?！俺绦颉痹诖耸褂眯g(shù)語時可以意味著單一程序模塊或一致作用的多個程序模塊。本發(fā)明可以在不同類型的計算機上實現(xiàn)，包括專用PLC、個人計算機(PC)、手持裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的可編程消費電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)PC、迷你計算機、主計算機等。所披露的技術(shù)也可以在分布式計算環(huán)境中采用，由通過通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理裝置執(zhí)行這些任務(wù)。在分布式計算環(huán)境中，這些模塊可以位于本地或遠程存儲裝置二者中。用于實現(xiàn)以上技術(shù)的示例處理模塊可以是硬件接線的、或存儲在單獨存儲器中，將其從計算機可讀介質(zhì)諸如ROM或其它類型的硬磁裝置、光學(xué)存儲器、磁帶或閃存中讀入處理器或多個處理器的主存儲器中。在程序存儲于存儲介質(zhì)中的情況下，模塊中指令的順序執(zhí)行促使處理器執(zhí)行本文所述的處理步驟。本發(fā)明的實施例并不局限于硬件和軟件的任意特定組合，以及，實現(xiàn)上述所要求的計算機程序可以由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員開發(fā)。術(shù)語“計算機可讀介質(zhì)”在此采用時指任何有形機器編碼介質(zhì)，其提供或參與提供指令至一個或多個處理器。例如，計算機可讀介質(zhì)可以是一個或多個光或磁存儲盤、閃存驅(qū)動器和閃存卡、只讀存儲器或隨機存取存儲器諸如DRAM，其典型構(gòu)成主存儲器。這種介質(zhì)排除非有形的傳播信號。緩存信息 視為存儲在計算機可讀介質(zhì)上。計算機可讀介質(zhì)的通常臨時手段在本領(lǐng)域是周知的，并且無需在此具體描述。結(jié)論本發(fā)明描述了一種系統(tǒng)和方法，包括PLC平臺上的嵌置設(shè)備預(yù)報(異常檢測、診斷、以及時間-故障/服務(wù)預(yù)測)分析功能。通過在PLC循環(huán)程序中使用PLC輸入模塊，系統(tǒng)從安裝在裝置上的傳感器收集數(shù)據(jù)。診斷分析軟件實現(xiàn)為插件軟件組件，諸如DLL，在收集數(shù)據(jù)之后由PLC循環(huán)程序調(diào)用。本系統(tǒng)已經(jīng)使用電動機試驗臺加以證明，并且示出成功地檢測并識別出電動機載荷上不同失衡故障的異常情形。本系統(tǒng)可以潛在地應(yīng)用于不同應(yīng)用，包括但并不局限于機床部件(例如，電動機、齒輪箱、以及軸承)、燃氣輪機/風(fēng)輪機、以及火車。以上具體描述在各方面都應(yīng)當(dāng)理解為說明性和示例性而非限制性的，以及，本發(fā)明的范圍并不由這些描述確定，而是由根據(jù)專利法廣度許可的所附權(quán)利要求確定。應(yīng)當(dāng)理解由本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以實現(xiàn)不同的修改，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。