DE10114127A1 - Verfahren zur Kommunikation mit einem Feldgerät - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation mit einem Feldgerät im industriellen Umfeld einer verfahrenstechnischen Anlage. Zur volumenunabhängigen Übertragung von Diagnosedaten wird vorgeschlagen, dass auf Anforderung einer Bedienstation (4) Diagnosedaten von dem Feldgerät (3) über ein von der Kommunikationsverbindung (6) zwischen dem Feldgerät (3) und der zentralen Steuerung (5) unabhängiges, globales Netzwerk (1) an die Bedienstation (4) gesendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation mit einem Feldgerät im industriellen Umfeld einer verfahrenstechnischen Anlage.

Derartige Feldgeräte sind in einer verfahrenstechnischen Anlage verteilt angeordnet und in Form von Sensoren zur Aufnahme von prozessualen Messwerten physikalischer Größen sowie als Aktoren zur Einstellung Klappen, Ventilen oder dergleichen eingesetzt.

Die Feldgeräte sind regelmäßig über Kommunikationsleitungen mit einer zentralen Steuerung verbunden. Die Kommunikation zwischen der zentralen Steuerung und den Feldgeräten erfolgt über ein genormtes Datenaustauschprotokoll. Das Datenaustauschprotokoll erlaubt den echtzeitfähigen Austausch kleiner Datenpakete, wie sie für periodisch aktualisierbare Mess- oder Stellwerte üblich sind.

Zur Erfassung des physischen Zustands werden Feldgeräte unabhängig von ihrer regelungstechnischen Einbindung einer regelmäßigen Kontrolle durch Inaugenscheinnahme unterzogen, um Beschädigungen zu erkennen und, insbesondere bei Aktoren, den Verschleißzustand zu ermitteln. Diese notwendige Kontrolle wird häufig durch die prozessual bedingte Einbaulage der Feldgeräte erschwert. Teilweise sind die Feldgeräte derart in die verfahrenstechnischen Anlage integriert, dass der laufende Prozess zur Kontrolle eines Feldgeräts unterbrochen und anschließend wieder angefahren werden muss.

Jedoch bietet die regelmäßige Kontrolle keine Möglichkeit zur Erkennung plötzlich auftretender Beschädigungen zwischen aufeinanderfolgenden Kontrollen, die die Funktion des Feldgeräts beeinträchtigen aber nicht zum Totalausfall führen.

Soweit Feldgeräte mit Mitteln zur Diagnose ausgestattet sind, übersteigt das anfallende Datenvolumen an Diagnosedaten die Übertragungsfähigkeit der Kommunikationsverbindung zwischen dem Feldgerät und der zentralen Steuerung bei zwingender Aufrechterhaltung deren Echtzeitfähigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Diagnosedaten volumenunabhängig unter Aufrechterhaltung der Echtzeitfähigkeit der Kommunikationsverbindung zwischen dem Feldgerät und der zentralen Steuerung zu übertragen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Schritten des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.

Auf Anforderung einer Bedienstation an ein Feldgerät werden Diagnosedaten des Feldgeräts über ein von der Kommunikationsverbindung zwischen dem Feldgerät und der zentralen Steuerung unabhängiges, globales Netzwerk an die Bedienstation gesendet.

Damit wird eine durch die Übertragung der Diagnosedaten begründete Transferlast auf der Kommunikationsverbindung zwischen dem Feldgerät und der zentralen Steuerung vermieden und deren Echtzeitfähigkeit aufrechterhalten. Die Unabhängigkeit des globalen Netzwerks von der Kommunikationsverbindung zwischen dem Feldgerät und der zentralen Steuerung ermöglicht die Übertragung beliebig großer Datenvolumen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden über das globale Netzwerk Bewegtbilddaten übertragen. Vorteilhafterweise wird dadurch eine visuelle Diagnose des Feldgeräts unter Verzicht auf eine Ortsbegehung erreicht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden über das globale Netzwerk Audiodaten übertragen. Vorteilhafterweise wird dadurch eine akustische Diagnose des Feldgeräts unter Verzicht auf eine Ortsbegehung erreicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung zum Kommunikationsverfahren

Fig. 2 eine Ausführungsform für visuelle Diagnose

Fig. 3 eine Ausführungsform für akustische Diagnose

In der Fig. 1 ist ein globales Netzwerk 1 mit einer Vielzahl untereinander verbundener Netzknoten 2 prinzipiell dargestellt. An dieses Netzwerk 1 sind zwei Netzteilnehmer 3 und 4 angeschlossen. Im einzelnen ist das Netzwerk 1 das Internet.

Der erste Netzteilnehmer ist ein Feldgerät 3, das über Kommunikationsleitungen 6 mit einer zentralen Steuerung 5 zum echtzeitfähigen Austausch von Mess- und/oder Stellwerte verbunden ist. Das Feldgerät 3 ist mit Diagnosemitteln ausgestattet, die zur Ausgabe von elektronischen Zustandsinformationen über das Feldgerät 3 geeignet sind.

Der zweite Netzteilnehmer ist eine Bedienstation 4, in beliebigem Abstand entfernt von dem Feldgerät 3 angeordnet ist. Die Bedienstation 4 ist mit Mitteln zur Sammlung und Auswertung von Diagnosedaten ausgestattet.

Auf Anforderung, die über das globale Netzwerk 1 übertragen wird, der Bedienstation 4 an ein Feldgerät 3 werden Diagnosedaten des Feldgeräts 3 über das von der Kommunikationsverbindung 6 zwischen dem Feldgerät 3 und der zentralen Steuerung 5 unabhängiges, globales Netzwerk 1 an die Bedienstation 4 gesendet.

Unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel ist in Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung für visuelle Diagnose dargestellt. Dazu ist als Feldgerät 3 ein pH-Meter vereinfacht dargestellt.

Derartige pH-Meter 3 werden zur Messung der Wasserstoffionenkonzentration in wässrigen Lösungen verwendet und weisen eine Elektrode auf, die in einem Glaskolben 31 untergebracht ist. Unter rauhen industriellen Bedingungen kommt es zu Beschädigungen des Glaskolbens 31 in Form von Rissen und Brüchen, die zu Messwertverfälschungen und Verunreinigungen des Prozessmediums führen.

Das pH-Meter 3 ist mit einer optischen Datenerfassungseinrichtung 32 ausgestattet, deren Fokus auf funktionsbestimmende Elemente des pH-Meters 3 ausgerichtet ist. Dabei ist der Fokus auf den in das Prozessmedium ragenden Teil des Glaskolbens 31 gerichtet. Auf diese Weise sind Beschädigungen des Glaskolbens 31 in Form von Rissen und Brüchen auf optischem Wege im eingebauten Zustand des pH-Meters 3 erkennbar.

Vorzugsweise umfasst die optische Datenerfassungseinrichtung 32 eine CCD-Kamera. Derartige für sich bekannte CCD-Kameras wandeln ein optisches Bild in eine adäquate elektrische Signalfolge und sind in geringer Baugröße sowie mit geringem Leistungsbedarf verfügbar.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die optische Datenerfassungseinrichtung 32 um eine Lichtleitanordnung 33 endoskopisch erweitert. Auf diese Weise werden Funktionselemente der optischen Überwachung erschlossen, deren Abmessungen für den Einbau einer CCD-Kamera zu gering sind. Gemäß Fig. 2 ist die CCD-Kamera im Kopf des pH-Meters 3 untergebracht und mit einer tief in den schlanken Glaskolben 31 hinein reichenden Lichtleitanordnung 33 verbunden.

Die aufgenommenen Bildinformationen werden der Bedienstation 4 über eine Schnittstelleneinrichtung 34 zur weiteren Verarbeitung und Auswertung zugeleitet.

Mit der Bedienstation 4 sind Mittel zur Auswertung der aufgenommenen Bildinformationen verbunden. Vorzugsweise werden die Bildinformationen mit einem automatischen Bildbearbeitungssystem ausgewertet.

In der Fig. 3 ist als Feldgerät 3 ein Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur 7, die als Ventil ausgeführt ist, vereinfacht dargestellt. Derartige Stellantriebe weisen ein Antriebsorgan zur Betätigung der Armatur 7 auf. Das Antriebsorgan ist als Hubstange 36 ausgeführt.

Darüber hinaus ist der Stellantrieb 1 mit einer akustischen Datenerfassungseinrichtung 32 ausgestattet. Im einzelnen ist die akustische Datenerfassungseinrichtung 32 mit einem für sich bekannten Mikrofon 33 ausgestattet. Das Mikrofon 33 ist nahe der Hubstange 36 angeordnet. Bei fortgeschrittenem Verschleiß des Stellantriebs 3 erzeugt die Hubstangenbewegung Geräusche, die für den Verschleißzustand charakteristisch sind. Je nach Art und Intensität der Geräusche wird auf den Verschleißzustand des Stellantriebs 3 geschlossen. Die Geräusche werden mit dem Mikrofon 33 in adäquate elektrische Toninformationen umgesetzt.

Die aufgenommenen Toninformationen werden über eine Schnittstelleneinrichtung 34 einer Bedienstation 4 zur weiteren Verarbeitung und Auswertung zugeleitet.

Mit der Bedienstation 4 sind Mittel zur Auswertung der aufgenommenen Toninformationen verbunden. Vorzugsweise werden die Toninformationen mit einem automatischen Tonbearbeitungssystem ausgewertet.

Bezugszeichenliste

1

Netzwerk

2

Netzknoten

3

Feldgerät

31

Glaskolben

32

Datenerfasssungseinrichtung

33

Mikrofon

34

Schnittstelleneinrichtung

35

Lichtleitanordnung

36

Hubstange

4

Bedienstation

5

Steuerung

6

Kommunikationsverbindung

7

Armatur

8

Rohrleitung

Claims (3)

1. Verfahren zur Kommunikation mit einem Feldgerät, das über eine Kommunikationsverbindung mit einer zentralen Steuerung verbunden und physisch und regelungstechnisch in eine verfahrenstechnische Anlage eingebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf Anforderung einer Bedienstation (4) Diagnosedaten von dem Feldgerät (3) über ein von der Kommunikationsverbindung (6) unabhängiges, globales Netzwerk (1) an die Bedienstation (4) gesendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass über das globale Netzwerk (1) Bewegtbilddaten übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass über das globale Netzwerk (1) Audiodaten übertragen werden.