DE102007046864A1 - Measured value plausibility and quality evaluating method for e.g. control circuit, involves forming and evaluating derivative of measured value according to time, where measured value is compared with predefined warning limit value - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung eines Messwertes bezüglich seiner Plausibilität und seiner Güte.The The invention relates to a method for evaluating a measured value in terms of its plausibility and goodness.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Bewertung eines Messwertes bezüglich seiner Plausibilität und seiner Güte.The The invention further relates to a device for evaluating a measured value in terms of its plausibility and goodness.
In modernen technischen Systemen werden immer mehr Diagnosefunktionen integriert. Damit soll gewährleistet werden, dass ein Fehler automatisch erkannt und auch gemeldet wird. Darüber hinaus werden in sicherheitsrelevanten Systemen auch Systemzustände betrachtet, die noch nicht fehlerhaft sind, jedoch schon als bedenklich gelten und somit als Vorstufe eines Fehlers eingeschätzt und automatisch angezeigt werden. Grundsätzlich wird bei derartigen Überwachungsfunktionen die Unterscheidung zwischen einer Warnung und einem Fehler gemacht. Während bei einem Fehler das System eine geforderte Funktion nicht mehr erfüllen kann, wird eine Warnung bereits dann ausgegeben, wenn der aktuelle Systemzustand einem Fehlerzustand sehr nahe ist. Beispielsweise sind diese Maßnahmen im ersten Glied, bestehend aus einem Messwertumformer und einem Messsensor, einer Regelstrecke vorgesehen. Ungenauigkeiten, die bereits hier auftreten und nicht mehr kompensiert oder zumindest gekennzeichnet werden, beeinflussen die Qualität eines Systems, bestehend aus einem Regler, Stellgliedern und einer Regelstrecke, negativ bezüglich der Stabilität, seiner Verfügbarkeit, in seinem Verschleiß und der Sicherheit. Bei Messsensoren ist daher z. B. eine Kompensation messbarer und modellierbarer Störgrößen, wie z. B. eine Temperaturkompensation bei der pH-Werterfassung vorgesehen. Tritt z. B. ein Fehler im Sensor auf, der als solcher erkannt wird, kann im Regler auf Grundeinstellungen zurückgegriffen werden, oder die Regelung wird vollständig unterbrochen, um den Regelprozess in einen sicheren Zustand zu bringen.In Modern technical systems are becoming more and more diagnostic functions integrated. This is to ensure that a mistake automatically detected and also reported. Beyond that in safety-relevant systems also considers system states, which are not yet faulty, but are already considered questionable and thus assessed as a preliminary stage of an error and automatically are displayed. Basically, in such monitoring functions the distinction made between a warning and a mistake. While in the event of an error, the system no longer has a required function a warning is already issued then when the current system state is very close to a fault condition. For example, these measures are in the first link, consisting from a measuring transducer and a measuring sensor, a controlled system intended. Inaccuracies that already occur here and not more compensated or at least marked, influence the Quality of a system consisting of a regulator, actuators and a controlled system, negative in terms of stability, its availability, in its wear and tear safety. For measuring sensors is therefore z. B. a compensation measurable and modelable disturbances, such as z. B. a temperature compensation in the pH detection provided. For example, B. an error in the sensor, which is recognized as such, can be used in the controller to default settings, or the scheme is completely interrupted to the To bring the control process into a safe state.
Ein
System, wie beispielsweise ein Messsensor liefert im fehlerhaften
Zustand unter Umständen falsche oder nicht plausible Messwerte.
Aber auch in einem stabilen und fehlerfreien Zustand kann ein Messsensor
aufgrund eines stark schwankenden oder verrauschten Prozesses und
seiner eigenen physikalisch oder chemisch bedingten Trägheit
trotzdem nicht plausible Messwerte liefern. Beispielhaft kann hierfür
ein hochdynamischer Prozess – z. B. ein Sip-/Cip-Prozess
oder andere Phasengrenzen in Rohrleitungen, durch die Medien mit
hohen Fließgeschwindigkeiten strömen – angeführt
werden, wenn das Verhalten des Messsensors träger ist als
das des Prozesses. Demnach ist bei einem hochdynamischen Prozess
bei Einsatz eines trägen Messsensors und einer Messwertanzeigevorrichtung,
die einen sich schnell ändernden Messwert anzeigt, davon auszugehen,
dass der angezeigte Messwert eine bestimmte Sicherheit oder auch
Güte hat, die laut Definition kleiner „1" ist.
Bei einem sich langsam ändernden oder statischen Messwert,
wenn ein so genanntes alive-Signal vorhanden ist, kann dagegen auf eine
hohe Messwertgüte geschlossen werden. In
Als ähnliches Beispiel ist in Zipser, S., „Beitrag zur modellbasierten Regelung von Verbrennungsprozessen", Dissertation, Schriftenreihe des Instituts für Angewandte Informatik/Automatisierungstechnik Universität Karlsruhe, Universitätsverlag Karlsruhe die Problematik der Bildgütebewertung erörtert. In einem Regelkreis wird mittels einer IR-Kamera die sensorische Aufgabe übernommen. Aus den zweidimensionalen Signalen – das sind Bilder, deren Grauwertintensitäten unmittelbar ein Maß für die örtliche Temperatur sind – werden unterschiedliche skalare Prozesskenngrößen berechnet. Wenn das Bild extremen Störungen unterworfen ist, muss anhand eines Gütemaßes gewährleistet werden, dass der Regler nicht auf unsinnig berechnete Kenngrößen reagiert. Deshalb durchlaufen alle Bilder eine Validierung. Wenn das gefilterte Gütekriterium einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet, werden die Kenngrößen nicht mehr zur Prozessregelung genutzt. Es wird mit Standardeinstellungen weiter geregelt. Die statische Bildgüte wird lediglich anhand eines einzigen Bildes berechnet. Zur Berechnung der dynamischen Bildgüte ist eine Filterung erforderlich, so dass ein Unterschied zwischen dem ungefilterten und dem gefilterten Bild bewertet werden kann.As a similar Example is in Zipser, S., "Contribution to model-based Control of combustion processes ", dissertation, series of publications of the Institute for Applied Computer Science / Automation Technology University of Karlsruhe, University of Karlsruhe discussed the problem of image quality assessment. In a control loop, the sensory is detected by means of an IR camera Task taken. From the two-dimensional signals - the are images whose gray scale intensities are immediately on Measure of the local temperature - are calculated different scalar process parameters. If the image is subject to extreme interference, must be based be guaranteed of a quality measure that the controller does not insignificantly calculated parameters responding. Therefore, all images undergo validation. If the filtered quality criterion a predefinable threshold falls below, the parameters are no longer used for process control. It will continue with default settings regulated. The static image quality is only based on of a single image. To calculate the dynamic Picture quality is a filtering required, making a difference be evaluated between the unfiltered and the filtered image can.
In
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Messwert auf seine Plausibilität und Güte zu prüfen.It It is therefore an object of the invention to provide a measured value for its plausibility and to test goodness.
Verfahrensmäßig wird diese Aufgabe von der Erfindung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, dass die erste Ableitung des Messwertes nach der Zeit gebildet und ausgewertet wird.Procedurally, This object is achieved by the invention with the features specified in claim 1 solved by the fact that the first derivative of the measured value is formed and evaluated after the time.
Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe von der Erfindung mit den im Anspruch 10 angegebenen Merkmalen dadurch gelöst, dass die erste Ableitung des Messwertes nach der Zeit erstellbar und auswertbar ist.the apparatus, This object is achieved by the invention with the features specified in claim 10 solved by the fact that the first derivative of the measured value can be created and evaluated after the time.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, die erste Ableitung des Messwertes zu bilden und auszuwerten, lassen sich die Plausibilität und die Güte des Messwertes sehr genau ermitteln.By the measure according to the invention, the first Derivative of the measured value to form and evaluate, can be the plausibility and the quality of the measured value determine very accurately.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass bei schnellen und großen Änderungen des Messwertes von einer geringen Messwertgüte auszugehen ist, während kleine Änderungen des Messwertes auf eine hohe Güte des Messwertes deuten.The Invention is based on the knowledge that with fast and big changes of the measured value of a low measured value quality is, while small changes in the reading indicate a high quality of the measured value.
Wenn die Messglieddynamik klein ist gegenüber der Regler- und Streckendynamik, kann die Dynamik des Messgliedes vernachlässigt werden. Die Dynamik des Messgliedes hat keinen Einfluss auf die Güte und Stabilität des Regelkreises. Ist dagegen die Messglieddynamik groß gegenüber der Regler- und Streckendynamik, kann diese relativ große Dynamik dazu führen, dass die Regelgröße nur mit starker Verzögerung erfasst werden kann. Dadurch kann die Güte des Regelkreises stark sinken bis hin zur Instabilität.If the measuring element dynamics is small compared to the controller and Track dynamics, the dynamics of the measuring element can be neglected become. The dynamics of the measuring element has no influence on the quality and stability of the control loop. On the other hand, is the measuring element dynamics large compared to the controller and line dynamics, can cause this relatively large momentum that the controlled variable only with strong delay can be detected. This can improve the quality of the control loop sink strongly to the point of instability.
Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.embodiments and embodiments of the invention are in the subclaims specified.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, den Messwert mit einem ersten vorgebbaren Grenzwert zu vergleichen.One first embodiment of the invention provides, the Compare measured value with a first predetermined limit.
Während seiner Lebensdauer wird ein Messsensor mehr oder weniger stark belastet; außerdem unterliegt er einem Alterungsprozess. Infolge der Belastung und Alterung wird ein Messsensor ungenau; zusätzlich stellt sich noch eine Drift ein. Alle diese negativen Effekte werden ebenso wie Drift der Parameter infolge Temperaturschwankungen durch die Erfindung weitgehend vermieden.While its lifetime is more or less heavily loaded on a measuring sensor; It is also subject to an aging process. As a result the load and aging, a measuring sensor becomes inaccurate; additionally another drift occurs. All these negative effects will be as well as drift of the parameter due to temperature variations the invention largely avoided.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, die erste Ableitung des Messwertes nach der Zeit mit einem zweiten vorgebbaren Grenzewert zu vergleichen.One second embodiment of the invention provides that first derivation of the measured value after the time with a second predefinable To compare limit value.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen vor, die vorgebbaren Grenzwerte manuell oder automatisch einzustellen und nachzuführen.Further Embodiments of the invention provide, the predefinable Set or track limit values manually or automatically.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sehen vor, die Messwertgüte mittels einer optischen Anzeigevorrichtung numerisch, in Balkenform oder auf beide Arten anzuzeigen.Further Embodiments of the invention provide the measured value quality by means of an optical display device numerically, in bar form or in both ways.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind besonders gut für den Einsatz in einem Regelkreis oder Prozessleitsystem geeignet, z. B. bei der Messung des pH-Wertes von Substanzen.The inventive method and the invention Device are especially good for use in one Control circuit or process control system suitable, z. B. in the measurement the pH of substances.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher beschrieben und erläutert.The Invention will now be described with reference to the drawings and explained.
In der Zeichnung zeigenIn the drawing show
Die
Erfindung wird nun an Hand des in der
In
der
Ein
Messsensor MR misst einen Parameter eines Prozessmediums PM und
leitet einen Messwert über eine Leitung L1 an einen Messwertumformer
MU, der mittels einer optischen Anzeigevorrichtung OA sowohl einen
numerischen Messwert NM als auch ein Balkendiagramm B anzeigt. Der
Messwertumformer MU leitet Steuersignale über eine Leitung
In
der
Die
In
der
In
der
Die
In
der
- AMAT THE
- erste Ableitung nach der Zeit der Messgrößefirst Derivation according to the time of the measured variable
- APAP
- erste Ableitung nach der Zeit der Prozessgrößefirst Derivation according to the time of the process variable
- AGAG
- Grenzwert für Alarmlimit for alarm
- BB
- Balkendiagrammbar graph
- ee
- RegelgrößenabweichungControlled variable deviation
- DMGDMG
- Differenz zwischen Messgröße und Prozessgrößedifference between measured variable and process variable
- L1L1
- Leitungmanagement
- L2L2
- Leitungmanagement
- MGMG
- Messgrößemeasurand
- MRMR
- Messsensormeasuring sensor
- MSMS
- Messstellemeasuring point
- MTMT
- MesswertgüteReading goodness
- MUMU
- Messwertumformertransducer
- NMNM
- numerischer Messwertnumerical reading
- OAOA
- optische Anzeigevorrichtungoptical display device
- PGPG
- Prozessgrößeprocess variable
- pHpH
- pH-WertPH value
- pHGpGH
- pH-MesswertgütepH reading goodness
- PLPL
- Prozessleitsystemprocess Control System
- PMPM
- Prozessmediumprocess medium
- PSPS
- Prozessstreckeprocess line
- RR
- Reglerregulator
- SGSG
- Stellgliedactuator
- WW
- Führungsgrößecommand variable
- WGWG
- Grenzwert für Warnunglimit for warning
- XX
- Regelgrößecontrolled variable
- YY
- Stellgrößemanipulated variable
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 10251192 A1 [0004] - DE 10251192 A1 [0004]
- - DE 10155252 B4 [0006] - DE 10155252 B4 [0006]
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ID=40418000
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