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X-Y-Z-Plots

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X-Y-Z-Plot

Ein X-Y-Z-Plot stellt den Zusammenhang zwischen den Werten zweier Zeitreihen zu denselben Zeitpunkten auf der X- und Y-Achse dar und macht über eine Farbskala eine weitere Dimension sichtbar. Zusätzlich können Zeitreihen als Filter eingesetzt werden.

Die Werte einer Zeitreihe werden den Werten einer anderen Zeitreihe zum selben Zeitpunkt gegenübergestellt und als Punkte im X-Y-Koordinatensystem angezeigt. Die virtuelle Z-Achse ist die Farbachse. Häufungspunkte und Dichteverteilung lassen sich optional anzeigen.

X-Y-Z-Plotfenster erstellen

Erzeugen Sie ein neues X-Y-Z-Plotfenster per Rechtsklick auf eine leere Stelle im Fenster des Plotmanagers. Es öffnet sich das Kontextmenü, über das Sie ein Neues X-Y-Z-Plotfenster erstellen (siehe folgende Abbildung).

Im Plotmanager wird das neue X-Y-Z-Plotfenster mit den Unterordnern X, Y, Z (Farbe) und Filter angelegt.

Ziehen Sie die gewünschten Zeitreihen per Drag-and-Drop aus dem Projektexplorer oder einer Wertetabelle auf die Ordner X, Y, Z (Farbe) und Filter im Plotmanager. Den Ordnern X, Y und Z (Farbe) darf nur jeweils eine Zeitreihe zugeordnet werden. In den Ordner Filter können mehrere Zeitreihen gelegt werden. Jede Zeitreihe darf nur in einen Ordner und nicht in mehrere gleichzeitig geschoben werden.

Beispiel

Als Beispiel wird eine Gasturbine mit Abhitzekessel betrachtet. Die Gasturbine verbrennt Brennstoff, um Strom und Dampf zu produzieren. Drei Betriebszustände sind möglich:

  • Volllast (starke Stromerzeugung, hoher Brennstoffverbrauch),
  • Schwachlast (geringe Stromerzeugung, niedriger Brennstoffverbrauch) und
  • Mittellast (mittlere Stromerzeugung, mittlerer Brennstoffverbrauch).

Diese Betriebszustände sind zum Vergleich in dem folgenden X-Y-Plot dargestellt.

Um zu analysieren, ob und wie der Zusammenhang von Brennstoffverbrauch und Stromerzeugung von der Außentemperatur abhängt, erstellt man einen X-Y-Z-Plot, auf dessen X- und Y-Achsen wie im vorangegangenen X-Y-Plot der Brennstoffeinsatz und die Stromerzeugung eingetragen sind. Die Z-Achse wird mit der Zeitreihe der Außentemperatur belegt, deren Zeitpunkte mit denen der übrigen Zeitreihen übereinstimmen müssen.

Es entsteht der folgende Plot mit Farbverläufen.

Im Plotfenster rechts befindet sich der Farbbalken, der den Farbverlauf der Z-Zeitreihe zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert anzeigt.

Für jeden der drei Betriebszustände ist festzustellen, dass die niedrigsten Werte für die Stromerzeugung und den Brennstoffverbrauch bei hohen Temperaturen (im Plot oben rot) auftreten, die höchsten dagegen bei niedrigen Temperaturen (im Plot blau dargestellt). Der Beispielplot verdeutlicht die Temperaturabhängigkeit einer Gasturbine: mit sinkender Außentemperatur steigt die maximal mögliche Leistung einer Gasturbine.

Um die Betrachtung auf einen einzelnen Betriebszustand, z. B. Volllast, einzuschränken, wird zusätzlich ein Filter verwendet. Der Betriebszustand Volllast wird durch einen bestimmten Dampfmassenstrom definiert. Deshalb wird die Zeitreihe Dampferzeugung mit dem Dampfmassenstrom in den Ordner Filter des X-Y-Z-Fensters im Plotmanager eingefügt (siehe folgende Abbildung). Auch sie muss für denselben Zeitraum wie die übrigen Zeitreihen definiert sein.

Plotfenster und Filter konfigurieren

Im Plotmanager lässt sich über das Kontextmenü des Plotfensters oder seiner Unterordner ein Konfigurationsdialog öffnen, mit dem das Plotfenster und der Filter konfiguriert werden.

Unter Allgemein werden der Start- und der Endzeitpunkt des Plots definiert.

Für die Achsen und den Filter lassen sich jeweils Minimal– und Maximalwerte festlegen. Für die Z-Achse lassen sich zusätzlich die Farben für den Minimal- und den Maximalwert definieren.

Unter Filter suchen Sie aus der Drop-down-Liste die Zeitreihe aus, die als Filter zum Einsatz kommen soll. Es stehen alle Zeitreihen zur Auswahl, die Sie vorher mit Drag-and-Drop dem Ordner Filter zugeordnet haben.

In unserem Beispiel wird als Filter die Zeitreihe Dampferzeugung gewählt. Der Minimalwert wird auf 110 t/h als Untergrenze des hier für Volllast definierten Dampfmassenstroms festgelegt (siehe folgende Abbildung).

Entsprechend dem Filterkriterium werden alle Zeitpunkte unterhalb des Minimalwertes ausgefiltert. Das Ergebnis ist der folgende Plot.

Häufungspunkte und Dichteverteilung anzeigen

Die Häufungspunkte und die Dichteverteilung lassen sich im X-Y-Z-Plot anzeigen (siehe folgende zwei Abbildungen). Sie werden über das Kontextmenü des Plots im Plotfenster aufgerufen.

Die Einstellungen für die Anzeige der Häufungspunkte und der Dichteverteilung werden im Optionsdialog vorgenommen.

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