DE102015121178A1 - Method for storing measured data packets in a field device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abspeichern von Messdatenpaketen (x1–xn), die durch ein Feldgerät (1) erzeugt wurden, in Blöcken (n1–nm) eines Ringspeichers (2). Sofern während einer Messung eine Störung auftritt, wird erfindungsgemäß derjenige Block (nS), in dem das während der Störung erzeugte Messdatenpaket (xS) gespeichert ist, sowie der vorherige Block (nS-1) im Anschluss nicht mehr überschrieben. Hierdurch wird sichergestellt, dass das letzte Messdatenpaket (XS-1), das vor Auftreten der Störung gespeichert wird, und das erste Messdatenpaket (xS), welches bei oder nach Auftreten der Störung gespeichert wird, im Anschluss nicht gelöscht und dadurch gesichert werden. Diese Messdatenpakete (xS-1, xS) können somit im Bedarfsfall zur Diagnose der Störungs-Ursache herangezogen werden.The invention relates to a method for storing measurement data packets (x1-xn), which were generated by a field device (1), in blocks (n1-nm) of a ring buffer (2). If a fault occurs during a measurement, according to the invention the block (nS) in which the measurement data packet (xS) generated during the disturbance is stored and the previous block (nS-1) are no longer overwritten. This ensures that the last measurement data packet (XS-1) saved before the fault occurs and the first measurement data packet (xS) stored during or after the fault occur are not deleted afterwards and thus saved. If required, these measurement data packets (xS-1, xS) can be used to diagnose the cause of the fault.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abspeichern von Messdatenpaketen in einem Feldgerät sowie ein zur Ausführung dieses Verfahrens geeignetes Feldgerät.The invention relates to a method for storing measurement data packets in a field device and to a field device suitable for carrying out this method.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und Temperaturmessgeräten, pH-Redoxpotential-Messgeräten, Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Redoxpotential bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle diejenigen Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.In automation technology, in particular in process automation technology, field devices are often used which serve to detect and / or influence process variables. Sensors that are used, for example, in level gauges, flowmeters, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity meters, etc., which contain the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH value, redox potential, and so on, are used to record process variables Detect conductivity. To influence process variables are actuators, such as valves or pumps, via which the flow of a liquid in a pipe section or the level in a container can be changed. Field devices are in principle all those devices that are used close to the process and that provide or process process-relevant information. In the context of the invention, field devices are thus also understood as remote I / Os, radio adapters or generally electronic components which are arranged on the field level. A variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit und die Sicherheit von Feldgeräten ist es für viele Anwendungen erforderlich, dass das Feldgerät entsprechende Anforderungen erfüllt. Diese sind unter anderem in den
Dabei können je nach Typ des Feldgeräts unterschiedliche Arten von Störungen auftreten. So wird bei Feldgeräten, die den Füllstand, den Durchfluss oder die Leitfähigkeit messen, die Plausibilität des ermittelten Messwertes überprüft. Bei sprunghaften Änderungen des Messwertes kann dies beispielsweise als Störung interpretiert werden. So wird bei Füllstandsmessungen der Füllstandswert als nicht plausibel eingestuft, wenn dieser sich sprunghaft ändert. Insbesondere bei Ultraschall- und Radar-basierten Messgeräten wird es zudem als Störung aufgefasst, wenn nach Aussenden des Messsignals kein Antwortsignal empfangen wird.Depending on the type of field device, different types of interference may occur. In the case of field devices that measure the level, the flow or the conductivity, the plausibility of the measured value is checked. In the event of sudden changes in the measured value, this can be interpreted as a fault, for example. Thus, in level measurements, the level value is classified as not plausible if it changes abruptly. In particular, in ultrasound and radar-based measuring devices, it is also perceived as a fault when no response signal is received after transmission of the measurement signal.
Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt, dass die Art der Störung sowie der Zeitpunkt, an dem sie aufgetreten ist, durch das Feldgerät mitgeloggt wird, um dies zu dokumentieren. Ein hierauf basierendes Verfahren ist in der Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Feldgerät bereitzustellen, bei dem auftretende Störungen diagnostiziert werden können.The invention is therefore based on the object to provide a field device in which occurring disorders can be diagnosed.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Abspeichern von Messdatenpaketen in einem Feldgerät, welches zur Messung einer Messgröße dient. Das Verfahren umfasst hierzu folgende Verfahrensschritte, die sich in aufeinanderfolgenden Messperioden wiederholen: In jeweils einer Messperiode wird
- – von dem Feldgerät ein Messdatenpaket, welches Informationen über die Messgröße enthält, erzeugt, und
- – das Messdatenpaket in einem Block eines mehrere Blöcke umfassenden Ringspeichers gespeichert.
- - Generates a measurement data packet containing information about the measured variable from the field device, and
- - The measured data packet stored in a block of a multi-block ring memory.
Hierbei sind die Länge der Messperiode und die Größe des Messdatenpakets je nach Art, Einsatzzweck und Größe des Messdatenpakets individuell einstallbar. Der Ringspeicher wird, wie üblich, mit Messdatenpaketen überschrieben, sobald alle Blöcke des Ringspeichers mit Messdatenpaketen beschrieben sind. Erfindungsgemäß werden jedoch für den Fall, dass während einer Messperiode eine Störung erkannt wird, zumindest der Block, in dem das während der Störung erzeugte Messdatenpaket oder das erste nach der Störung erzeugte Messdatenpaket gespeichert wird, und der vorherige Block im Anschluss nicht überschrieben. Eine hierauf aufbauende Erweiterung sieht vor, dass gegebenenfalls weitere Messdatenpakete in den Messperioden vor bzw. nach der Störung im Anschluss nicht überschrieben werden. Im Fall dieser Erweiterung werden in dem Ringspeicher nicht nur jeweils ein Messdatenpaket vor und nach der Störung, sondern mehrere gespeicherte Messdatenpakete aus dem Zeitraum vor und nach der Störung nicht mehr überschrieben.Here, the length of the measuring period and the size of the measured data packet can be set individually, depending on the nature, purpose and size of the measurement data packet. The ring buffer is, as usual, overwritten with measurement data packets as soon as all the blocks of the circular buffer have been described with measurement data packets. According to the invention, however, in the event that a fault is detected during a measurement period, at least the block in which the measurement data packet generated during the disturbance or the first measurement data packet generated after the disturbance is stored and the previous block are not overwritten. An extension based on this provides that further measurement data packets may not be overwritten in the measurement periods before or after the disturbance. In the case of this extension, not only one measurement data packet before and after the disturbance, but several stored measurement data packets from the period before and after the disturbance are no longer overwritten in the ring memory.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass anhand der Messdaten, die im Fall einer Störung auf diese Weise gespeichert und gesichert werden, die Ursache der Störung diagnostiziert werden kann. Zusätzlich wird ein Hinweis über die Störung gespeichert. Das Abspeichern dieses Hinweises dient dazu, um nachvollziehen zu können, welche jeweiligen Messdatenpakete der Störung zugeordnet sind. Das Abspeichern des Hinweises kann unmittelbar in dem entsprechenden Block, aber auch an einem beliebig anderen Speicherort erfolgen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es also möglich, im Fall einer Störung diejenigen Messdatenpakete, die während des Zeitraums der Störung gespeichert wurden, auszuwerten. Die Auswertung kann beispielsweise durch einen Servicetechniker erfolgen, so dass die Ursache der Störung diagnostiziert und entsprechende Maßnahmen durchgeführt werden können.The essence of the invention is that, based on the measurement data stored and saved in this way in the event of a fault, the Cause of the disorder can be diagnosed. In addition, a note about the fault is saved. The saving of this information is used to understand which respective measurement data packets are assigned to the fault. The saving of the hint can be done directly in the appropriate block, but also at any other storage location. The inventive method thus makes it possible, in the event of a fault, to evaluate those measurement data packets which were stored during the period of the disturbance. The evaluation can be carried out for example by a service technician so that the cause of the fault can be diagnosed and appropriate measures can be taken.
Bei vielen Anwendungen ist es außerdem von Interesse, zusätzlich zu den Messdatenpaketen weitere Informationen zu speichern. Daher wird in einer erweiterten Ausführung des Verfahrens in zumindest einer Messperiode zusätzlich ein Parameterdatensatz, der Angaben zum momentanen Zustand des Feldgerätes, seinem Status und/oder zu momentanen Umweltbedingungen enthält, in dem entsprechenden Block gespeichert.In many applications, it is also of interest to store additional information in addition to the measurement data packets. Therefore, in an expanded embodiment of the method, in at least one measurement period, a parameter data record which contains information about the current state of the field device, its status and / or current environmental conditions is additionally stored in the corresponding block.
Des Weiteren wird die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, durch ein Feldgerät zur Durchführung des nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche beschriebenen Verfahrens gelöst. Hierzu umfasst das Feldgerät:
- – Eine Messeinheit zur Erzeugung von Messdatenpaketen,
- – zumindest einen Ringspeicher zur Speicherung der Messdatenpakete,
- – eine übergeordnete Einheit zur Bestimmung der Messgröße anhand der Messdatenpakete und/oder zur Erkennung der Störungen.
- A measuring unit for generating measured data packets,
- At least one ring memory for storing the measurement data packets,
- - A higher-level unit for determining the measured variable based on the measured data packets and / or for the detection of faults.
In einer ersten möglichen Ausführungsform des Ringspeichers handelt es um einen flüchtigen Speicher. Vorteilhaft an flüchtigen Speichern ist die prinzipiell schnellere Beschreibbarkeit. In diesem Fall besteht eine vorteilhafte Erweiterung darin, dass das Feldgerät zusätzlich einen nichtflüchtigen Zusatzspeicher zur Sicherung der Messdatenpakete vor Ausschalten des Feldgerätes und/oder für den Fall, dass während einer Messperiode eine Störung erkannt wird, umfasst. Hierdurch wird eine dauerhafte Speicherung gewährleistet.In a first possible embodiment of the ring memory is a volatile memory. The advantage of volatile memories is the generally faster writability. In this case, an advantageous extension is that the field device additionally comprises a non-volatile additional memory for securing the measurement data packets before switching off the field device and / or in the event that a fault is detected during a measurement period. This ensures permanent storage.
Alternativ zur Realisierung als flüchtiger Speicher handelt es sich bei dem Ringspeicher um einen nichtflüchtigen Speicher. Hier wird eine dauerhafte Speicherung gewährleistet, ohne dass ein Zusatzspeicher notwendig ist.As an alternative to the realization as a volatile memory, the ring buffer is a nonvolatile memory. Here, a permanent storage is ensured without an additional memory is necessary.
Unabhängig von der Realisierung des Ringspeichers können im Sinne der Erfindung auch mehrere Ringspeicher im Feldgerät vorhanden sein. Denkbar ist, dass ein zweiter Ringspeicher mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben wird, sobald der erste Ringspeicher aufgrund einer aufgetretenen Störung zumindest teilweise oder gar nicht weiter überschrieben wird. Hierdurch ist es möglich, dass mehrere nacheinander auftretende Störungen erfasst werden können, ohne dass das Feldgerät bereits bei der ersten auftretenden Störung zur Diagnose der Störungs-Ursache außer Betrieb genommen werden muss.Regardless of the realization of the ring memory, a plurality of ring memories may also be present in the field device within the meaning of the invention. It is conceivable that a second ring memory is described by means of the method according to the invention as soon as the first ring memory is at least partially or not overwritten due to a fault that has occurred. This makes it possible that a plurality of consecutively occurring faults can be detected without the field device having to be taken out of operation at the first occurring fault for the diagnosis of the fault cause.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich vor allem bei Füllstandsmessgeräten an, da hier aus den empfangenen Messsignalen und den daraus resultierenden Messdatenpaketen oftmals aussagekräftige Rückschlüsse über die Messungen gezogen werden können. Dementsprechend handelt es sich im Falle von Füllstandsmessungen bei der Messgröße um einen Füllstand eines in einem Behälter befindlichen Füllgutes.The method according to the invention lends itself above all to fill level measuring devices, since meaningful conclusions about the measurements can often be drawn from the received measurement signals and the resulting measurement data packets. Accordingly, in the case of level measurements in the measured variable is a level of a filling material in a container.
Bei Füllstandsmessgeräten ist die Messeinheit entweder derart ausgestaltet, dass der Füllstand mittels einer Puls-Laufzeit Methode bestimmt wird. In diesem Fall enthält das Messdatenpaket eine digitalisierte Hüllkurve eines reflektierten Radar-Pulses oder ein digitalisiertes Antwort-Signal eines reflektierten Ultraschall-Pulses. Sofern das Füllstandsmessgerät nach der FMCW-Methode arbeitet, ist die Messeinheit derart realisiert, dass der Füllstand mittels einer Radar-basierten FMCW-Methode bestimmt wird. Folglich handelt es sich in diesem Fall bei dem Messdatenpaket um ein digitalisiertes Zwischenfrequenzsignal.In level gauges, the measuring unit is either designed so that the level is determined by means of a pulse-transit time method. In this case, the measurement data packet contains a digitized envelope of a reflected radar pulse or a digitalized response signal of a reflected ultrasound pulse. If the level gauge works according to the FMCW method, the measuring unit is realized in such a way that the level is determined by means of a radar-based FMCW method. Consequently, in this case, the measurement data packet is a digitized intermediate frequency signal.
Aufgrund der eingangs erwähnten Vorgaben und Normen ist bei Feldgeräten die übergeordnete Einheit in der Regel von vornherein so ausgelegt, dass ein vorbestimmter Zustand des Feldgerätes und/oder ein vorbestimmtes Ereignis als Störung erkannt werden/wird. Entsprechend handelt es sich im Falle von Füllstandsmessung bei der Störung beispielsweise um einen sich schnell ändernden Füllstandswert und/oder das Fehlen eines reflektierten Mess-Signals.Due to the specifications and standards mentioned above, in the case of field devices, the higher-level unit is usually designed from the outset so that a predetermined state of the field device and / or a predetermined event are detected as a fault. Accordingly, in the case of level measurement in the case of the disturbance, for example, it is a rapidly changing fill level value and / or the absence of a reflected measurement signal.
Bei der Diagnose der Störungs-Ursache ist es nicht nur notwendig, nachzuvollziehen, welche Messdatenpakete einer aufgetretenen Störung zugeordnet sind. Zusätzlich muss den entsprechenden Messdaten auch die jeweilige Art der Störung zugeordnet werden können, Daher ist es vorteilhaft, wenn der Hinweis, der über die Störung gespeichert wird, alle verfügbaren Informationen über die Art der Störung, das entsprechende Messdatenpaket und/oder den Zeitpunkt der Störung enthält.When diagnosing the cause of the fault, it is not only necessary to understand which measurement data packets are assigned to a fault that has occurred. In addition, the respective type of disturbance must be assigned to the corresponding measurement data. Therefore, it is advantageous if the information stored about the disturbance contains all available information about the type of disturbance, the corresponding measurement data packet and / or the time of the disturbance contains.
Anhand von
Sofern während einer Messperiode τS eine Störung auftritt, wird erfindungsgemäß derjenige Block ns, in dem das während der Störung erzeugte Messdatenpaket xS gespeichert ist, sowie der vorherige Block nS-1 im Anschluss nicht mehr überschrieben. Hierdurch wird sichergestellt, dass das letzte Messdatenpaket xS-1, das vor Auftreten der Störung gespeichert wird, und das erste Messdatenpaket xS, welches bei oder nach Auftreten der Störung gespeichert wird, im Anschluss nicht gelöscht und somit gesichert werden. Diese Messdatenpakete xS-1, xS können dadurch im Bedarfsfall zur Diagnose der Störungs-Ursache herangezogen werden.If a fault occurs during a measuring period τ S , according to the invention the block n s in which the measured data packet x S generated during the fault is stored and the previous block n S-1 are no longer overwritten. This ensures that the last measurement data packet x S-1 , which is stored before the fault occurs, and the first measurement data packet x S , which is stored during or after occurrence of the fault, are not subsequently deleted and thus secured. If required, these measured data packets x S-1 , x S can be used to diagnose the cause of the fault.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Feldgerät field device
- 22
- Ringspeicher ring memory
- 33
- Zusatzspeicher additional memory
- 44
- Messeinheit measuring unit
- 55
- Übergeordnete Einheit Parent unit
- IS I S
- Hinweis Note
- LL
- Messgröße measurand
- ni i
- Block des Ringspeichers Block of the ring buffer
- pi p i
- Parameterdatensatz Parameter data set
- xi x i
- Messdatenpaket Measured data packet
- ii
- Messperiode measurement period
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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