DE102017203472A1

DE102017203472A1 - Measuring instrument for process and automation technology

Info

Publication number: DE102017203472A1
Application number: DE102017203472.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Schneider
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-09-06
Also published as: WO2018158441A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messgerät für die Prozess- und Automatisierungstechnik, mit einem Sensorelement (3), einer Auswerteeinheit (4) zur Aufbereitung und Verarbeitung der vom Sensorelement (3) generierten Messsignale, einer Anzeigeeinheit (2) und eine Standard-Kommunikations-Schnittstelle (5) aufweist, die dem IO-Link-Standard entspricht, wobei das Messgerät (1) mit einem Netzwerk (8) der Automatisierungstechnik verbunden ist, das weitere Messgeräte (1a, 1b, 1c) umfasst, so dass Daten wenigstens eines anderen Messgeräts (1a, 1b, 1c) empfangbar sind und auf der Anzeigeeinheit (2) Daten wenigstens eines anderen Messgeräts (1a, 1b, 1c) innerhalb des Netzwerks (8) darstellbar sind.The invention relates to a measuring device for process and automation technology, comprising a sensor element (3), an evaluation unit (4) for processing and processing the measurement signals generated by the sensor element (3), a display unit (2) and a standard communication interface ( 5), which corresponds to the IO-Link standard, wherein the measuring device (1) is connected to a network (8) of the automation technology, which comprises further measuring devices (1a, 1b, 1c), so that data from at least one other measuring device ( 1a, 1b, 1c) are receivable and on the display unit (2) data of at least one other measuring device (1a, 1b, 1c) within the network (8) can be displayed.

Description

Die Erfindung betrifft Messgerät für die Prozess- und Automatisierungstechnik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to measuring apparatus for process and automation technology according to the preamble of claim 1.

In der Automatisierungs- und Prozesstechnik kommen häufig Sensoren bzw. Messgeräte zum Einsatz, die den erfassten Messwert - z.B. Druck, Temperatur, Durchfluss, aber auch Abstand oder Vibration - in ein diesen Messwert repräsentierendes Ausgangssignal in Form eines analogen oder digitalen Strom- oder Spannungssignals umwandeln und dieses Signal an ihrem Kabel- oder Steckeranschluss, aber teilweise auch drahtlos zur weiteren Verarbeitung einer übergeordneten Steuereinheit anbieten, bspw. einer SPS.In automation and process technology, sensors or measuring devices are often used, which measure the measured value - e.g. Pressure, temperature, flow, but also distance or vibration - convert into an output signal representing this measured value in the form of an analog or digital current or voltage signal and offer this signal at its cable or plug connection, but also partly wirelessly for further processing of a higher-level control unit , eg a PLC.

Ein typisches Messgerät besteht zunächst aus einem Sensorelement, auch als Messwertaufnehmer bezeichnet, das der Erfassung und Umwandlung einer physikalischen Messgröße eines Prozesswerts in ein Messsignal dient. Des Weiteren ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die häufig als Mikrocontroller ausgeführt ist und in der die vom Sensorelement generierten Messsignale aufbereitet, d.h. verstärkt, und zumeist auch schon verarbeitet werden. Die Auswerteinheit ist ausgangsseitig sowohl mit einer Anzeigeeinheit als auch mit einer Kommunikationsschnittstelle verbunden, über die die aufbereiteten Messsignale an die bereits erwähnte Steuereinheit übertragen werden können. Auf der Anzeigeeinheit werden die aktuellen Messwerte angezeigt. Des Weiteren dient die Anzeigeeinheit häufig auch zum Einrichten und Parametrieren des Messgeräts. Hierzu verfügt das Messgerät zusätzlich noch über entsprechende Eingabemöglichkeiten.A typical measuring device initially consists of a sensor element, also referred to as a measuring transducer, which serves to detect and convert a physical measured quantity of a process value into a measuring signal. Furthermore, an evaluation unit is provided which is frequently designed as a microcontroller and in which the measurement signals generated by the sensor element are processed, i. reinforced, and mostly already processed. On the output side, the evaluation unit is connected both to a display unit and to a communication interface via which the conditioned measurement signals can be transmitted to the control unit already mentioned. The display shows the current measured values. Furthermore, the display unit often also serves to set up and parameterize the measuring device. For this purpose, the meter also has corresponding input options.

Allerdings gibt es auch Messgeräte mit einer kleinen und kompakten Bauform, bei denen bewusst auf eine Anzeigeeinheit verzichtet wurde. In dem Fall werden die Messsignale direkt an die Steuereinheit übertragen, wo sie dann visualisiert und von dort auch parametriert werden können.However, there are also measuring devices with a small and compact design, which deliberately omitted a display unit. In this case, the measurement signals are transmitted directly to the control unit, where they can then be visualized and parameterized from there.

Bekannt ist in der Automatisierungs- und Prozesstechnik darüber hinaus die Verwendung einer Standard-Kommunikationsschnittstelle, die dem IO-Link-Standard entspricht. Der IO-Link-Standard ist ein spezielles Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung, der zur Anbindung intelligenter Sensoren bzw. Messgeräte und Aktoren, die auch als Feldgeräte bezeichnet werden, an ein Steuerungsnetzwerk (Automatisierungssystem), das weitere Messgeräte umfasst, dient. Der IO-Link-Standard ist in der Norm IEC 61131-9 unter der Bezeichnung „Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators“ (SDCI) normiert. Die Standardisierung umfasst dabei sowohl die elektrischen Anschlussdaten als auch ein digitales Kommunikationsprotokoll, über das die Sensoren und Aktoren mit dem Automatisierungssystem in Datenaustausch treten.In automation and process engineering, the use of a standard communication interface that complies with the IO-Link standard is also known. The IO-Link standard is a special industrial automation communication system that is used to connect intelligent sensors or measuring devices and actuators, also referred to as field devices, to a control network (automation system) that includes other measuring devices. The IO-Link standard is standardized in the standard IEC 61131-9 under the designation "Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators" (SDCI). The standardization encompasses both the electrical connection data and a digital communication protocol via which the sensors and actuators exchange data with the automation system.

Es besteht der Bedarf, dass die Messdaten mehrerer Messgeräte, die in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind, zentral abgerufen werden können. Dies wäre zwar grundsätzlich über die Steuereinheit (SPS) möglich, jedoch ist diese zumeist entfernt angeordnet und deswegen nicht so kurzfristig einsehbar wie häufig gewünscht. Insbesondere bei in sich abgeschlossenen Einheiten einer Gesamtanlage, bspw. eines einzelnen Tanks oder einer einzelnen Werkzeugmaschine, sind eine Vielzahl von kleinen, zumeist auch nicht so leicht einsehbaren Sensoren bzw. Messgeräten verbaut. Hier möchte man vor Ort schnell und auf einen Blick die Messdaten dieser Einheit abrufen können.There is a need for the measurement data of several measuring devices, which are arranged in close proximity to each other, to be retrieved centrally. Although this would in principle be possible via the control unit (PLC), however, this is usually arranged remotely and therefore can not be viewed as quickly as frequently desired. In particular, in self-contained units of a complete system, for example. A single tank or a single machine tool, a variety of small, mostly not so easily visible sensors or measuring devices are installed. Here one would like to be able to call up the measurement data of this unit quickly and at a glance on site.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Daten von einzelnen Messgeräten, die in einem Netzwerk miteinander verbunden sind, einfach und schnell an einer zentralen Stelle abrufen und einsehen zu können.The object of the invention is therefore to be able to easily and quickly retrieve and view the data from individual measuring devices which are connected to one another in a network at a central location.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Messgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a measuring device having the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Kern der Erfindung ist, dass die Daten von Messgeräten eines Netzwerks auf dem Display eines Messgeräts innerhalb dieses Netzwerks darstellbar sind. Bei den zuvor genannten Beispielen könnte dieses Messgerät dann dasjenige sein, welches am einfachsten zugänglich ist. Vorteilhafterweise ist dafür in diesem Messgerät eine Weiche vorgesehen, die wahlweise die Signale der Auswerteeinheit oder der Standard-Kommunikations-Schnittstelle an die Anzeigeeinheit weitergibt.The core of the invention is that the data from measuring devices of a network can be displayed on the display of a measuring device within this network. In the above examples, this meter could then be the one that is most easily accessible. Advantageously, a switch is provided in this meter for selectively passing on the signals of the evaluation unit or the standard communication interface to the display unit.

Beispielhaft sei hier eine Werkzeugmaschine genannt, in der zumeist eine Vielzahl kleiner Drucksensoren verbaut sind. Da es im Inneren der Maschine regelmäßig auf eine kleine Baugröße und Robustheit ankommt, werden deswegen an diesen Stellen Messgerätetypen ohne eigene Anzeige verbaut. Ein Strömungsmessgerät zur Druckluftmessung wird dagegen eher außen in der Nähe des Druckluftanschlusses verbaut. Das Strömungsmessgerät wäre dann also gut sichtbar. Die Erfindung zielt jetzt darauf ab, die Werte der Drucksensoren auch auf dem Display des Strömungsmessgeräts anzeigen zu können.By way of example, a machine tool may be mentioned in which mostly a large number of small pressure sensors are installed. Since it is a matter of small size and robustness inside the machine, measuring device types without their own display are installed at these points. A flow meter for compressed air measurement, on the other hand, is installed closer to the outside of the compressed air connection. The flowmeter would then be easily visible. The invention now aims to be able to display the values of the pressure sensors also on the display of the flowmeter.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Füllmengenanzeige eines Tanks. Mit einem handelsüblichen Füllstandsmessgerät, bspw. nach dem Radarprinzip oder kapazitiv messend, kann zwar eine Füllhöhe erfasst werden, aber wenn der Tank keine senkrechten Wände aufweist, ist die Füllmenge nicht proportional zur Füllhöhe. Typischerweise soll aber eine Menge in Liter angezeigt werden. Es sind zwar Messgeräte bekannt, die eine Umrechnung anhand einer Tankgeometrie anbieten, aber die Auswahl an Tankformen ist dabei meist beschränkt und die Parametrierung umständlich. Insgesamt ist also diese Funktion in der Steuerungseinheit besser aufgehoben. Bislang fehlt es aber an einer Möglichkeit, den umgerechneten Messwert, d.h. die tatsächliche Füllmenge, aus der Steuerungseinheit im Display des Füllstandsmessgeräts vor Ort anzuzeigen.Another application example is the fill level indicator of a tank. With a commercially available level gauge, for example, by the radar principle or capacitive measuring, although a level can be detected, but if the tank has no vertical walls, the capacity is not proportional to the filling level. But typically one should Quantity displayed in liters. Although there are meters known that offer a conversion based on a tank geometry, but the choice of tank shapes is usually limited and the parameterization cumbersome. Overall, therefore, this function is better off in the control unit. So far, however, there is no possibility to display the converted measured value, ie the actual filling quantity, from the control unit on the display of the fill level measuring device on site.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings.

Es zeigen schematisch:

1 einen Ausschnitt eines Netzwerks der Automatisierungstechnik mit verschiedenen Messgeräten der Prozess- und Automatisierungstechnik,
2 ein Prinzipaufbau eines erfindungsgemäßen Messgeräts.

They show schematically:

1 a section of a network of automation technology with various measuring devices for process and automation technology,
2 a basic structure of a measuring device according to the invention.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, like reference characters designate like or similar components.

In 1 ist sehr schematisch ein Ausschnitt eines Netzwerks 8 der Automatisierungstechnik mit verschiedenen Messgeräten 1a, 1b, 1c der Prozess- und Automatisierungstechnik dargestellt. Dabei handelt es sich vorliegend bei den Bezugszeichen 1a und 1b um zwei Druckmessgeräte, wobei 1a ein sog. Transmittergerät in kompakter Bauweise ohne eigene Anzeige und Bedieneinheit darstellt und 1b ein Druckmessgerät mit eigener Anzeige und Bedieneinheit. Mit Bezugszeichen 1c ist ein Strömungs- bzw. Durchflussmessgerät bezeichnet, das hier beispielhaft als Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (MID) dargestellt ist. Die abgebildeten Messgeräte stellen nur eine beispielhafte Auswahl dar und können durch alle denkbaren Messgeräte der Prozess- und Automatisierungstechnik, insbesondere zur Erfassung von Druck, Temperatur, Durchfluss, aber auch Abstand oder Vibration ersetzt werden.In 1 is very schematically a section of a network 8th automation technology with various measuring devices 1a . 1b . 1c the process and automation technology shown. These are in the present case at the reference numerals 1a and 1b 1a is a so-called. Transmittergerät in a compact design without its own display and control unit and 1b a pressure gauge with its own display and control unit. With reference number 1c is a flow or flow meter referred to, which is exemplified here as a magneto-inductive flowmeter (MID). The measuring devices shown are only an example selection and can be replaced by all conceivable measuring devices of the process and automation technology, in particular for the detection of pressure, temperature, flow, but also distance or vibration.

Bei dem Netzwerk 8 handelt es sich wie abgebildet vorzugsweise um eine sternförmige Verkabelung mit einer Steuereinheit 9, bspw. einer SPS. Entscheidend ist, dass die Anbindung der Messgeräte 1a, 1b, 1c über das IO-Link-Kommunikationssystem erfolgt. Nicht weiter abgebildet ist der IO-Link-Master, der die Schnittstelle zur überlagerten Steuerung 9 zur Verfügung stellt und die Kommunikation mit den angeschlossenen IO-Link-Messgeräten 1a, 1b, 1c steuert.At the network 8th it is preferably a star-shaped wiring with a control unit as shown 9 , eg a PLC. It is crucial that the connection of the measuring devices 1a . 1b . 1c via the IO-Link communication system. Not shown further is the IO-Link master, which is the interface to the higher-level controller 9 and communication with the connected IO-Link measuring devices 1a . 1b . 1c controls.

Anzumerken ist, dass die Verwendung des IO-Link-Kommunikationssystems eine bevorzugte Ausführung unter den digitalen, bidirektionalen Kommunikationssystemen darstellt. Daneben gibt es auch noch weitere Systeme, wie bspw. PROFINET, mit denen die Erfindung ebenfalls ausführbar ist.It should be noted that the use of the IO-Link communication system is a preferred embodiment among digital bidirectional communication systems. In addition, there are also other systems, such as PROFINET, with which the invention is also executable.

Das erfindungsgemäße Messgerät 1 wird vorliegend durch das Durchflussmessgerät 1c dargestellt. Die Auswahl ist dabei beliebig, wobei das Durchflussmessgerät 1c vorliegend besonders geeignet ist, weil derartige Messgeräte häufig besonders große Anzeigeeinheiten 2 bzw. Displays aufweisen. Des Weiteren sind diese Messgeräte häufig auch deswegen geeignet, da sie - wie bereits eingangs erläutert - zumeist an Stellen in der Anlage montiert werden, die besonders leicht zugänglich sind, während kompakte Drucktransmitter eher versteckt und an unzugänglichen Positionen montiert sind.The measuring device according to the invention 1 is shown here by the flow meter 1c. The choice is arbitrary, with the flow meter 1c In the present case, it is particularly suitable because such measuring devices frequently have particularly large display units 2 or displays. Furthermore, these measuring devices are often also suitable because they are - as already explained - usually mounted in places in the system, which are particularly easy to access, while compact pressure transmitters are rather hidden and mounted in inaccessible positions.

Das erfindungsgemäße Messgerät 1 stellt nun nach Bedarf die Daten, insbesondere aktuelle Messwerte, der anderen Messgeräte 1a, 1b des Netzwerks 8 auf seinem Display 2 dar. Damit ist es möglich, diese Daten kurzfristig einsehen zu können, ohne jedes Mal hierfür die Steuereinheit 9 abfragen zu müssen.The measuring device according to the invention 1 now provides the data, in particular current measured values, of the other measuring devices as required 1a . 1b of the network 8th on his display 2 This makes it possible to view this data at short notice without the control unit having to do this each time 9 to have to query.

In 2 ist schematisch das erfindungsgemäße Messgerät 1 in Form von Funktionsblöcken dargestellt. Zunächst gibt es das eigentliche Sensorelement 3, das die zu messende physikalische Größe erfasst und in eine für die Auswerteeinheit 4, bspw. ein Mikrocontroller, verständliches Signal wandelt. Die Auswerteeinheit 4 gibt dieses Signal zum einen an die Kommunikations-Schnittstelle 5 weiter, über die es mittels digitaler Kommunikation 6 an den IO-Link-Master und dann weiter an die Steuereinheit 9 weitergegeben wird. Die Auswerteeinheit 4 gibt das Signal aber auch an die Anzeigeeinheit 2 weiter, wo es dann entsprechend visualisiert wird.In 2 is schematically the measuring device according to the invention 1 represented in the form of function blocks. First, there is the actual sensor element 3 that captures the physical quantity to be measured and into one for the evaluation unit 4 , for example, a microcontroller, understandable signal converts. The evaluation unit 4 On the one hand, this signal is sent to the communication interface 5 continue through it via digital communication 6 to the IO-Link master and then on to the control unit 9 is passed on. The evaluation unit 4 but also gives the signal to the display unit 2 Next, where it is then visualized accordingly.

Die digitale Kommunikation 6 ist wie abgebildet bidirektional, so dass auch Signale vom Messgerät 1 empfangen werden. Neben den für die IO-Link-Kommunikation typischen Steuersignalen, mit denen das Messgerät 1 mit der Steuereinheit kommuniziert und u.a. auch darüber eingestellt und parametriert werden kann, sind damit auch Signale andere Messgeräte 1a, 1b des Netzwerks 8 gemeint. Diese Signale werden über die Steuereinheit 9 an das Messgerät 1 gesendet und dort von der Kommunikationsschnittstelle an eine Weiche 7 weitergegeben, die zwischen der Anzeigeeinheit 2 und der Auswerteeinheit 4 angeordnet ist. Diese Weiche 7 entscheidet dann, welche Signale an die Anzeigeeinheit 2 weitergegeben werden und dort visualisiert werden.The digital communication 6 is bidirectional as shown, allowing also signals from the meter 1 be received. In addition to the typical control signals for IO-Link communication, with which the meter 1 can be communicated with the control unit and, among other things, also set and parameterized via it, signals are therefore also other measuring instruments 1a . 1b of the network 8th meant. These signals are sent via the control unit 9 to the meter 1 sent and there from the communication interface to a switch 7 passed between the display unit 2 and the evaluation unit 4 is arranged. This switch 7 then decides which signals to the display unit 2 be passed on and visualized there.

Claims

Measuring device for process and automation technology, comprising a sensor element (3), an evaluation unit (4) for processing and processing the measurement signals generated by the sensor element (3), a display unit (2) and a standard communication interface (5), which corresponds to the IO-Link standard, the measuring device (1) being connected to a network (8) of the automation technology which comprises further measuring devices (1a, 1b, 1c), so that data from at least one other measuring device (1a, 1b, 1c) are receivable, characterized in that on the display unit (2) data of at least one other measuring device (1a, 1b, 1c) within the network (8) can be displayed.

Meter after Claim 1 , characterized in that a switch (7) is provided which selectively passes on the signals of the evaluation unit (4) or the standard communication interface (5) to the display unit (2).