DE102006024743A1 - Messumformer und Bedien- und Beobachtungsgerät für einen Messumformer - Google Patents

Messumformer und Bedien- und Beobachtungsgerät für einen Messumformer Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Messumformer sowie ein Bedien- und Beobachtungsgerät für einen Messumformer. Der Messumformer (1) ist modular aufgebaut und weist einen Aufnehmer (7) zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe (8) und zur Erzeugung eines entsprechenden Messsignals (10) und eine Ansteuer- und Auswerteeinrichtung (11) zur Ermittlung eines Messwerts in Abhängigkeit des Messsignals (10) und zur Ausgabe des Messwerts auf. Ein Speicher (6) dient zur Hinterlegung exemplarspezifischer Kalibrierdaten des Aufnehmers (7) und/oder anwendungsspezifischer Konfigurationsdaten des Messumformers (1). Um auch bei defektem Messumformer (1) die hinterlegten Daten auslesen zu können, ist eine autarke Funkschnittstelle (3) vorgesehen, die als RFID-Schnittstelle ausgebildet sein kann. Das Bedien- und Beobachtungsgerät (2) ist mit einer entsprechenden Funkschnittstelle ausgestattet, so dass bei Austausch eines defekten Messumformers (1) aus dem Speicher (6) die Daten ausgelesen und in den entsprechenden Speicher eines Austauschgeräts übertragen werden können. Dadurch wird eine Reduzierung des Wartungsaufwands erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Messumformer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bedien- und Beobachtungsgerät für einen derartigen Messumformer.
  • In der Automatisierungstechnik werden häufig Feldgeräte zur Prozessinstrumentierung eingesetzt, die beispielsweise zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen und durch ein Automatisierungsnetzwerk, insbesondere einen Feldbus, zum Austausch von Daten miteinander verbunden sind. Feldgeräte, die eine physikalische oder chemische Größe als Prozessvariable erfassen, werden häufig als Messumformer bezeichnet, da sie die jeweilige Größe in einen Messwert umformen und diesen beispielsweise an eine übergeordnete Leitstation zur weiteren Verarbeitung ausgeben. Beispiele für derartige Messumformer sind Messumformer für Füllstand, Massendurchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert, Leitfähigkeit usw.. Als Daten können nicht nur Messwerte sondern eine Vielzahl von Informationen zwischen einem Messumformer und einer übergeordneten Einheit, beispielsweise einer Leitstation, ausgetauscht werden. So können zum Beispiel gerätespezifische Informationen und/oder anwendungsspezifische Informationen in Messumformern abgespeichert und/oder ausgelesen werden. Bei den gerätespezifischen Informationen kann es sich um Standortinformationen, Inbetriebnahmeinformationen, Serviceinformationen usw. handeln. Anwendungsspezifische Informationen sind beispielsweise eine Zykluszeit bei zyklischer Datenübertragung, Zeitpunkt des nächsten Wartungsintervalls, Ethernetadresse usw.. Die Eingabe und Änderung dieser Daten kann zum einen am Messumformer selbst über eine Bedieneinheit erfolgen, zum anderen mit Hilfe einer übergeordneten Einheit über das Automatisierungsnetzwerk.
  • Aus der Broschüre „SITRANS F C MASSFLO, Flow metering based on coriolis technology, Siemens AG, 2006, Order No. E20001-A440-P710-V1-7600" sind Messumformer für Massendurchfluss mit einem modularen Aufbau bekannt. Ein Aufnehmer dient zur Erfassung des Massendurchflusses als physikalische oder chemische Größe und zur Erzeugung eines Messsignals, das dem Massendurchfluss entspricht. Eine Ansteuer- und Auswerteeinrichtung dient zur Ansteuerung des Aufnehmers in geeigneter Weise und zur Auswertung des Messsignals. In Abhängigkeit des Messsignals berechnet die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung einen Messwert für den Massendurchfluss und gibt diesen über eine Kommunikationsschnittstelle beispielsweise an eine übergeordnete Leitstation zur weiteren Verarbeitung aus. Aufnehmer und Ansteuer- und Auswerteeinheit werden häufig auch als Sensor bzw. Transmitter bezeichnet. Beide Module können unabhängig voneinander vertrieben und beim Anwender in der gewünschten Weise miteinander kombiniert werden. Dabei stehen eine Vielzahl von Typen zur Verfügung. Die freie Kombinierbarkeit wird durch einen Speicher ermöglicht, das so genannte SENSORPROM®, in den exemplarspezifische Kalibrierdaten, die bei Herstellung und Kalibrierung des Aufnehmers ermittelt werden, hinterlegt werden. Derartige Kalibrierdaten sind beispielsweise die Größe des Messrohrs, Typbezeichnung des Sensors, Ausgangseinstellungen usw.. Darüber hinaus können beliebige Werte oder Einstellungen, die ein Bediener eingibt bzw. vornimmt, automatisch in diesem Speicher abgelegt werden. Der beim Hersteller mit den Kalibrierdaten programmierte Speicher wird zusammen mit dem Aufnehmer ausgeliefert und beim Anwender in das Gehäuse der Ansteuer- und Auswerteeinrichtung eingesetzt. Beim Einschalten werden die Daten durch einen Mikrocontroller des Messumformers über eine serielle Schnittstelle ausgelesen. Die Kalibrierdaten stehen damit für die Auswertung zur Verfügung.
  • Wenn eine defekte Ansteuer- und Auswerteeinrichtung durch eine neue ersetzt werden muss, ist zur Bereitstellung der zum Betrieb des Messumformers erforderlichen Daten lediglich der Speicher aus dem defekten Gerät zu entnehmen und in das neue einzusetzen. Nachteilig dabei ist, dass dazu die Geräte geöffnet werden müssen, wobei der Speicher oder das neue Gerät, die meist empfindliche elektronische Bauelemente aufweisen, beschädigt werden können. Zudem kann es vorkommen, dass der Speicher bei der Installation verloren geht.
  • Eine andere Möglichkeit zur Bereitstellung der Daten nach Austausch eines defekten Geräts kann darin gesehen werden, die Daten über das Automatisierungsnetzwerk an eine übergeordnete Leitstation zur dortigen Hinterlegung zu übertragen und bei Austausch eines defekten Messumformers die Daten in den Messumformer herunterzuladen. In nachteiliger Weise erfordert diese Möglichkeit eine zentrale Archivierung der Messumformerdaten und es kann vorkommen, dass nicht mehr aktuelle Daten in einen neuen Messumformer geladen werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Messumformer und ein Bedien- und Beobachtungsgerät für einen derartigen Messumformer zu schaffen, die es ermöglichen, exemplarspezifische Kalibrierdaten des Aufnehmers und/oder anwendungsspezifische Konfigurationsdaten des Messumformers selbst dann ohne Weiteres zugänglich zu machen, wenn der Messumformer defekt ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe weisen der neue Messumformer und das neue Bedien- und Beobachtungsgerät für einen derartigen Messumformer die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale auf. In Anspruch 2 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung beschrieben.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass immer aktuelle exemplarspezifische Kalibrierdaten des Aufnehmers und/oder anwendungsspezifische Konfigurationsdaten des Messumformers zur Verfügung stehen und mit Hilfe der autarken Funkschnittstelle in ein Ersatzgerät geladen werden können. Dadurch kann ein längerer Ausfall des Messumformers, der gegebenenfalls zu einer Betriebsunterbrechung eines Prozesses, in welchem der Messumformer zur Prozessinstrumentierung eingesetzt wird, führen könnte, vermieden werden. Als autark wird eine Funkschnittstelle bezeichnet, die zur Funktion keine weiteren Ressourcen aus ihrer Umgebung benötigt. In diesem Anwendungsfall bedeutet dies, dass die in dem Speicher hinterlegten Kalibrierdaten und/oder Konfigurationsdaten sogar dann lesbar und/oder beschreibbar sind, wenn weitere elektronische Komponenten des Messumformers defekt sind und der Messumformer beispielsweise an einer Kommunikation über das Automatisierungsnetzwerk nicht mehr teilnehmen kann. Dazu können Speicher und autarke Funkschnittstelle beispielsweise über eine eigene Stromversorgung, zum Beispiel mit einer Batterie, verfügen. Alternativ dazu ist eine Ausführung einer autarken Funkschnittstelle vorteilhaft, bei welcher der Speicher und die autarke Funkschnittstelle die erforderliche Betriebsenergie über dieselbe Übertragungsstrecke erhalten, über die auch die Daten übertragen werden.
  • Ein Bedien- und Beobachtungsgerät, das mit einer Funkschnittstelle zum Austausch von Daten mit dem Messumformer über dessen autarke Funkschnittstelle ausgestattet ist, hat den Vorteil, dass die Kalibrier- und/oder Konfigurationsdaten mit dem Gerät aus dem Speicher eines defekten Messumformers ausgelesen, in dem Gerät zwischengespeichert und in den Speicher eines neuen Messumformers, der den defekten ersetzt, eingeschrieben werden können. Dazu müssen in vorteilhafter Weise keinerlei Eingriffe in die Hardware der Messumformer vorgenommen werden und es stehen immer die zuletzt verwendeten Daten des defekten Messumformers für den Ersatzmessumformer zur Verfügung.
  • Eine Ausbildung der autarken Funkschnittstelle als RFID (Radio Frequency Identification)-Schnittstelle, wie sie bei RFID-Tags Verwendung findet, hat den Vorteil, dass eine zuverlässige und bewährte Technik eingesetzt wird, die inzwischen weit verbreitet und zu niedrigen Kosten verfügbar ist. RFID ist eine Methode, um Daten, insbesondere einen Identifikationscode, auf einem Transponder berührungslos und ohne Sichtkontakt speichern und lesen zu können.
  • Zur Sicherstellung der Konsistenz der Daten im Speicher kann eine Steuerung vorgesehen werden, die einen gleichzeitigen Zugriff der Ansteuer- und Auswerteeinheit und eines externen Geräts auf den Speicherinhalt verhindert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die autarke Funkschnittstelle immer dann deaktiviert wird, wenn die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung auf die Daten zugreifen will. Nach erfolgtem Zugriff wird die Funkschnittstelle erneut aktiviert. Um zu gewährleisten, dass die Funkschnittstelle bei einem Defekt einer anderen elektronischen Komponente des Messumformers aktiv ist, wird die Steuerung so ausgebildet, dass die Funkschnittstelle bei einem Spannungsausfall des Messumformers immer betreibbar ist und dass sie in vorteilhafter Weise zusätzlich dann aktiviert wird, wenn für eine vorgegebene Mindestdauer keine Zugriffe der Ansteuer- und Auswerteeinrichtung auf den Speicher erfolgten.
  • Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt einen Messumformer 1 und ein Bedien- und Beobachtungsgerät 2, die durch eine RFID-Funkverbindung miteinander kommunizieren können, die seitens des Messumformers 1 durch eine Funkschnittstelle 3 mit einer Antenne 4 und auf der Seite des Bedien- und Beobachtungsgeräts 2 durch eine Funkschnittstelle, die in der Zeichnung der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist, mit einer Antenne 5 realisiert ist. Die Funkschnittstelle 3 ist als autarke Schnittstelle ausgeführt und ermöglicht lesenden und schreibenden Zugriff auf einen Speicher 6. Die Antennen 4 und 5 sind in das jeweilige Gerätegehäuse integriert.
  • Der Messumformer 1 ist modular aufgebaut und besteht aus einem Aufnehmer 7 zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe 8 mit einem Sensor 9, der ein der Größe entsprechendes Messsignal 10 liefert. Beispielsweise bei einem Massendurchflussmessgerät enthält ein Aufnehmer 7 ein Mess rohr, durch welches ein strömendes Medium geführt wird und das zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Aus den von der Massenströmung abhängigen Coriolis-Schwingungen wird durch den Aufnehmer 7 ein Messsignal 10 erzeugt, das dem Massendurchfluss entspricht. Damit der Messumformer 1 im Betrieb seine geforderte Genauigkeit erreicht, wird bei der Herstellung des Aufnehmers 7 eine Kalibrierung vorgenommen und die dabei gewonnenen Kalibrierdaten werden im Speicher 6 hinterlegt. Sie stehen damit in der Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 11 für eine Korrekturrechnung zur Berücksichtigung der Kalibrierdaten bei der Ermittlung eines Messwerts zur Verfügung. Ein Mikrocontroller 12, der als Steuereinheit in der Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 11 vorgesehen ist, liest dazu die Daten aus dem Speicher 6 aus. Weiterhin können in dem Speicher 6 anwendungsspezifische Konfigurationsdaten des Messumformers 1 abgelegt werden, die beispielsweise durch einen Bediener über eine Anzeige- und Bedieneinheit 13 bei der Inbetriebnahme des Messumformers 1 eingegeben werden. Ein Beispiel für derartige Daten ist die Adresse des Messumformers 1, die dieser an einem Feldbus 14 besitzt. Der Feldbus 14 dient zur Kommunikation des Messumformers 1 mit weiteren Automatisierungskomponenten in einem Automatisierungsnetzwerk, die der Übersichtlichkeit wegen in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
  • Auf die im Speicher 6 hinterlegten Daten kann somit zum einen durch den Mikrocontroller 12 und zum anderen durch die autarke Funkschnittstelle 3 zugegriffen werden. Zur Vermeidung eines gleichzeitigen Zugriffs ist eine Steuerung 17 vorgesehen.
  • Tritt ein Defekt des Messumformers 1 auf und muss dieser durch einen neuen ersetzt werden, wird seine Spannungsversorgung abgeschaltet. Mit dem Bedien- und Beobachtungsgerät 2 werden die im Speicher 6 hinterlegten Daten des Messumformers 1 über die Funkverbindung ausgelesen und intern zwischengespeichert. Bei Bedarf können die Daten selbstverständlich mit dem Bedien- und Beobachtungsgerät 2, das über eine Anzeige einheit 15 und eine Eingabetastatur 16 verfügt, bearbeitet werden. Nach Austausch des Messumformers 1 oder der Ansteuer- und Auswerteeinrichtung 11 werden die im Bedien- und Beobachtungsgerät 2 zwischengespeicherten Daten in den Speicher des Ersatzgeräts eingeschrieben, so dass dieses ohne weitere Änderungen die Funktion des bisherigen Geräts übernehmen kann. Damit kann das Austauschgerät vergleichsweise schnell die Funktion des ausgefallenen Geräts übernehmen und eventuelle Anlagenstillstände können weitgehend vermieden werden. Eine aufwendige manuelle Eingabe von exemplarspezifischen Kalibrierdaten des Aufnehmers oder anwendungsspezifischer Konfigurationsdaten des Messumformers über eine Anzeige- und Bedieneinheit des Messumformers entfällt oder wird zumindest erheblich reduziert. Die Funkschnittstelle 3 ist als RFID-Schnittstelle ausgebildet und somit mit besonders geringem Aufwand realisiert, da die erforderlichen Komponenten in großem Umfang und zu geringen Kosten verfügbar sind.

Claims (3)

  1. Messumformer – mit einem Aufnehmer (7) zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Größe (8) und zur Erzeugung eines entsprechenden Messsignals (10), – mit einer Ansteuer- und Auswerteeinrichtung (11) zur Ermittelung eines Messwerts in Abhängigkeit des Messsignals (10) und zur Ausgabe des Messwerts und – mit einem Speicher (6), in welchem exemplarspezifische Kalibrierdaten des Aufnehmers (7) und/oder anwendungsspezifische Konfigurationsdaten des Messumformers (1) für die Ansteuer- und Auswerteeinrichtung (11) zugänglich hinterlegt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine autarke Funkschnittstelle (3) vorgesehen ist, durch welche die Kalibrier- oder Konfigurationsdaten aus dem Speicher (6) auslesbar und/oder in dem Speicher (6) beschreibbar sind.
  2. Messumformer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkschnittstelle als RFID-Schnittstelle ausgebildet ist.
  3. Bedien- und Beobachtungsgerät für einen Messumformer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedien- und Beobachtungsgerät (2) eine der Funkschnittstelle (3) des Messumformers (1) entsprechende Funkschnittstelle aufweist und dass das Bedien- und Beobachtungsgerät (2) dazu ausgebildet ist, die exemplarspezifischen Kalibrierdaten des Aufnehmers (7) und/oder die anwendungsspezifischen Konfigurationsdaten des Messumformers (1) aus dem Speicher (6) des Messumformers (1) auszulesen und in einen Speicher eines als Austauschgerät vorgesehenen Messumformers einzuschreiben.
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