DE102006024743A1

DE102006024743A1 - Transducer for e.g. determining and influencing pressure, has memory storing calibration data of sensor and/or user-specific configuration data of transducer, where data are readable from memory and/or written in memory by radio interface

Info

Publication number: DE102006024743A1
Application number: DE200610024743
Authority: DE
Inventors: Hans Oluf Reimer Hansen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-12-06

Abstract

The transducer (1) has a sensor (7) detecting physical or chemical parameters (8) and producing a corresponding measuring signal (10). A controlling and evaluating device (11) determines a measured value based on the signal. Exemplary specific calibration data of the sensor and/or user-specific configuration data of the transducer for the device (11) are accessibly stored in a memory (6). The calibration or configuration data are readable from the memory and/or written in the memory by a self-sufficient radio interface (3) e.g. radio frequency identification (RFID) interface.

Description

Die Erfindung betrifft einen Messumformer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Bedien- und Beobachtungsgerät für einen derartigen Messumformer.The The invention relates to a transmitter according to the preamble of the claim 1 and an operating and monitoring device for such a transmitter.

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.In Automation technology often becomes field instruments for process instrumentation used, for example, for detecting and / or influencing of process variables and through an automation network, in particular a field bus, for exchanging data with each other are connected. Field devices, that capture a physical or chemical variable as a process variable, become common referred to as a transmitter, since they are the respective size in one Reshape the measured value and, for example, this to a higher-level one Output control station for further processing. Examples of such Transmitters are transmitters for level, Mass flow, pressure, temperature, pH, conductivity etc .. As data can not only readings but a lot of information between a transmitter and a parent Unit, such as a control station to be replaced. So can for example, device-specific Information and / or application specific information in transducers stored and / or read out. In the device-specific Information can be location information, commissioning information, Service information, etc. act. Application-specific information are for example a cycle time with cyclic data transmission, time the next Maintenance interval, Ethernet address, etc. The input and change This data can be transmitted to the transmitter itself via a Operating unit, on the other hand with the help of a parent Unit over the automation network.

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.From the brochure "SITRANS FC MASSFLO, Flow metering based on coriolis technology, Siemens AG, 2006, Order no. E20001-A440-P710-V1-7600 "transmitters are used to measure the mass flow as a physical or chemical quantity and to generate a measuring signal that corresponds to the mass flow rate Depending on the measurement signal, the control and evaluation device calculates a measured value for the mass flow and outputs it via a communication interface, for example, to a higher-level control station for further processing Both modules can be distributed independently of each other and combined with each other in the desired manner, whereby a large number of types are available The so-called SENSORPROM ^® can be stored in the sample-specific calibration data, which are determined during the manufacture and calibration of the transducer. Such calibration data are, for example, the size of the measuring tube, type designation of the sensor, output settings, etc. In addition, any values or settings that an operator enters or makes are automatically stored in this memory. The memory programmed by the manufacturer with the calibration data is delivered together with the sensor and inserted into the housing of the control and evaluation device. When switched on, the data is read out via a microcontroller of the transmitter via a serial interface. The calibration data are thus available for the evaluation.

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.If a defective control and evaluation replaced by a new one must be to provide the operation of the transmitter required data only to remove the memory from the defective device and into the new one. The disadvantage here is that to the equipment open Need to become, being the memory or the new device, the most sensitive electronic Have components damaged can be. In addition, it may happen that the memory during installation get lost.

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.A different possibility to provide the data after replacing a defective device can be seen in the data about the automation network to a higher-level control station for transfer there deposit and when replacing a faulty transmitter the data in the Download transmitter. Disadvantageously this requires possibility central archiving of the transmitter data and it may happen that no longer current data is loaded into a new transmitter become.

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.Of the Invention is based on the object, a transmitter and a Operating and monitoring device for one to provide such transducers that allow copy-specific calibration data of the transducer and / or application-specific configuration data even easily accessible to the transmitter if the Transmitter is defective.

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.To solve this problem, the new transmitter and the new control and monitoring device for such a transmitter in the characterizing part of claim 1 and the. An claim 3 specified features. In claim 2, an advantageous embodiment of the invention is described.

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.The Invention has the advantage that always current copy specific Calibration data of the transducer and / or application-specific configuration data of the transmitter available and loaded into a replacement device with the help of the self-sufficient radio interface can be. This can be a longer one Failure of the transmitter, which may lead to an interruption of service a process in which the transmitter for process instrumentation is used lead could, avoided become. As self-sufficient, a radio interface is referred to the Function requires no further resources from their environment. In In this application, this means that the stored in the memory Calibration data and / or configuration data even then readable and / or are describable if other electronic components of the transmitter are defective and the transmitter, for example, to a communication over the Automation network can no longer participate. This can be memory and self-sufficient radio interface, for example, via its own power supply, for Example with a battery. Alternatively, one is execution a self-sufficient radio interface advantageous in which the memory and the autonomous radio interface the required operating power over the same transmission path get over which also transmit the data become.

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.One Operating and monitoring device, that with a radio interface to exchange data with the Transmitter over whose autonomous radio interface is equipped has the advantage that the calibration and / or configuration data with the device from the Memory of a faulty transmitter read, cached in the device and into the memory of a new transmitter that replaces the defective one, can be enrolled. To do this advantageously no interference with the hardware of the transmitter be made and there are always the last used data the defective transmitter for the Spare transmitter available.

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.A Training of the self-sufficient radio interface as RFID (Radio Frequency Identification) interface, as used in RFID tags, has the advantage of being a reliable and proven technique is being used, which is now widespread and too low Costs available is. RFID is a method of obtaining data, in particular an identification code, contactless on a transponder and save and read without visual contact.

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.to Ensuring the consistency of data in memory can be a control be provided, the simultaneous access of the drive and Evaluation unit and an external device on the memory contents prevented. This can for example be done by the self-sufficient radio interface is always deactivated when the control and evaluation wants to access the data. After access, the radio interface reactivated. To ensure that the radio interface in case of a defect of another electronic Component of the transmitter is active, the controller is designed so that the radio interface in the event of a power failure of the transmitter always operable and that in addition to then advantageously is activated when for a predetermined minimum duration no accesses of the control and evaluation on the memory were made.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, werden im Folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Vorteile näher erläutert.Based the drawing in which an embodiment The invention is illustrated below, the invention as well as refinements and advantages explained in more detail.

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.The only figure shows a transmitter 1 and an operating and monitoring device 2 that can communicate with each other through an RFID radio link, by the transmitter 1 through a radio interface 3 with an antenna 4 and on the side of the HMI device 2 by an air interface, which is not shown in the drawing for the sake of clarity, with an antenna 5 is realized. The radio interface 3 is designed as a self-sufficient interface and allows read and write access to a memory 6 , The antennas 4 and 5 are integrated into the respective device housing.

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.The transmitter 1 is modular and consists of a transducer 7 for detecting a physical or chemical quantity 8th with a sensor 9 which is a measurement signal corresponding to the size 10 supplies. For example, in a mass flowmeter includes a transducer 7 a measuring tube, through which a flowing medium is guided and which is excited to mechanical vibrations. From the dependent of the mass flow Coriolis oscillations is by the transducer 7 a measuring signal 10 generated, which corresponds to the mass flow. So that the transmitter 1 During operation reaches its required accuracy, is used in the manufacture of the transducer 7 a calibration made and the calibration data obtained in the memory 6 deposited. You are thus in the control and evaluation 11 for a correction calculation to take the calibration data into account when determining a measured value. A microcontroller 12 , the control unit in the control and evaluation 11 is provided, reads the Data from the memory 6 out. Furthermore, in the memory 6 Application specific configuration data of the transmitter 1 are stored, for example, by an operator via a display and control unit 13 during commissioning of the transmitter 1 be entered. An example of such data is the address of the transmitter 1 this on a fieldbus 14 has. The fieldbus 14 is used to communicate with the transmitter 1 with further automation components in an automation network, which are not shown in the drawing for the sake of clarity.

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.On the in the store 6 stored data can thus on the one hand by the microcontroller 12 and on the other by the self-sufficient radio interface 3 be accessed. To avoid simultaneous access is a controller 17 intended.

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.Occurs a defect of the transmitter 1 and if it has to be replaced by a new one, its power supply is switched off. With the operating and monitoring device 2 be in the store 6 stored data of the transmitter 1 read out via the wireless connection and internally buffered. If necessary, the data can of course with the operating and monitoring device 2 that has an ad unit 15 and an input keyboard 16 has to be edited. After replacing the transmitter 1 or the control and evaluation device 11 be in the operating and monitoring device 2 cached data written in the memory of the replacement device so that it can take over the function of the previous device without further changes. Thus, the replacement device can take over the function of the failed device comparatively quickly and any system downtime can be largely avoided. Complex manual entry of sample-specific calibration data of the transducer or application-specific configuration data of the transmitter via a display and operating unit of the transmitter is eliminated or at least considerably reduced. The radio interface 3 is designed as an RFID interface and thus realized with very little effort, since the required components are available on a large scale and at low cost.

Claims

Transmitter - with a transducer ( 7 ) for detecting a physical or chemical quantity ( 8th ) and for generating a corresponding measurement signal ( 10 ), - with a control and evaluation device ( 11 ) for determining a measured value as a function of the measuring signal ( 10 ) and to output the measured value and - with a memory ( 6 ), in which sample-specific calibration data of the transducer ( 7 ) and / or application-specific configuration data of the transmitter ( 1 ) for the control and evaluation device ( 11 ) are stored, characterized in that a self-sufficient radio interface ( 3 ) is provided, through which the calibration or configuration data from the memory ( 6 ) and / or in the memory ( 6 ) are writable.

Transmitter according to Claim 1, characterized that the radio interface is designed as an RFID interface.

Operating and monitoring device for a transmitter according to claim 1 or 2, characterized in that the operating and monitoring device ( 2 ) one of the radio interface ( 3 ) of the transmitter ( 1 ) has corresponding radio interface and that the operating and monitoring device ( 2 ) is adapted to the sample-specific calibration data of the transducer ( 7 ) and / or the application-specific configuration data of the transmitter ( 1 ) from the memory ( 6 ) of the transmitter ( 1 ) and to write into a memory of a transmitter provided as a replacement.