DE102009040384A1

DE102009040384A1 - Sensor and arrangement for state and process monitoring and method therefor

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Publication number: DE102009040384A1
Application number: DE200910040384
Authority: DE
Inventors: Oliver Bister; Matthias Gitzen; Luc Hamers; Götz LANGER; Andreas NIEWÖHNER; Diethelm SCHÜLLER; Thorsten Von Sydow
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2011-03-10
Also published as: WO2011026767A2; WO2011026767A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor (07) zur Messung mindestens einer Messgröße sowie ein Sensornetzwerk zur Zustands- und Prozessüberwachung. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung. Der erfindungsgemäße Sensor (07) umfasst einen Messgrößenaufnehmer zur Wandlung der Messgröße in Messdaten. Im Weiteren besitzt der Sensor (07) eine Schnittstelle zur Übertragung der Messdaten des Messgrößenaufnehmers sowie zum Empfang und zum Senden weiterer Messdaten und Prozessparameter. Bei den weiteren Messdaten kann es sich insbesondere um Messdaten handeln, die von einem weiteren erfindungsgemäßen Sensor (07) gesendet wurden. Bei den Prozessparametern handelt es sich um Daten, die zur Steuerung des Sensors (07), beispielsweise zur Konfiguration des Messgrößenaufnehmers erforderlich sind. Der erfindungsgemäße Sensor (07) umfasst weiterhin einen Prozessor zur Verarbeitung der Messdaten des Messgrößenaufnehmers, der weiteren Messdaten und der Prozessparameter.The present invention relates to a sensor (07) for measuring at least one measured variable and a sensor network for state and process monitoring. Furthermore, the invention relates to an arrangement for state and process monitoring and a method for operating such an arrangement. The sensor (07) according to the invention comprises a measuring sensor for converting the measured variable into measured data. In addition, the sensor (07) has an interface for transmitting the measured data of the measuring sensor as well as for receiving and for transmitting further measured data and process parameters. The further measurement data may in particular be measurement data sent by another sensor (07) according to the invention. The process parameters are data that are required to control the sensor (07), for example to configure the sensor. The sensor (07) according to the invention furthermore comprises a processor for processing the measured data of the measured variable recorder, the further measured data and the process parameter.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung mindestens einer Messgröße sowie ein Sensornetzwerk zur Zustands- und Prozessüberwachung. Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung.The present invention relates to a sensor for measuring at least one measured variable and a sensor network for state and process monitoring. Furthermore, the invention relates to an arrangement for state and process monitoring and a method for operating such an arrangement.

Aus der DE 100 21 838 A1 sind eine Vorrichtung zum Herstellen von Produkten und ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Vorrichtung bekannt. Bei diesen Lösungen laufen eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine Achssteuerung und eine Visualisierung auf einem gemeinsamen physikalischen Gerät, insbesondere auf einer gemeinsamen Hardwareplattform ab. Die Visualisierung erfolgt mithilfe eines Visualisierungsmoduls, welches ein OPC-Interface (OLE for Process Control) aufweist.From the DE 100 21 838 A1 For example, a device for producing products and a method for controlling such a device are known. In these solutions, a programmable logic controller (PLC), an axis controller and a visualization run on a common physical device, in particular on a common hardware platform. The visualization is carried out by means of a visualization module which has an OPC interface (OLE for Process Control).

Die DE 102 29 878 A1 zeigt ein Automatisierungsgerät mit einer Schnittstelle zum nachrichten- und portbasierten Zugriff auf eine Applikation. Die Applikation stellt eine Funktionalität zur Verfügung und nutzt Internetmechanismen. Die Schnittstelle wird durch Meta-Informationen beschrieben und ist bevorzugt durch eine XML-Schnittstelle gebildet.The DE 102 29 878 A1 shows an automation device with an interface for message and port-based access to an application. The application provides a functionality and uses Internet mechanisms. The interface is described by meta-information and is preferably formed by an XML interface.

Aus der DE 100 38 552 A1 ist ein System zur Übertragung von OPC-Daten über Datennetze, insbesondere über das Internet bekannt. Es ist eine erste mit dem Datennetz koppelbare Datenverarbeitungsvorrichtung eines OPC-Client vorgesehen, mit welcher eine Datenverbindung zu einem OPC-Server aufbaubar ist.From the DE 100 38 552 A1 a system for transmitting OPC data over data networks, in particular via the Internet is known. A first data processing device, which can be coupled to the data network, of an OPC client is provided, with which a data connection to an OPC server can be established.

Aus der DE 10 2007 002 351 A1 ist ein Bestandsführungssystem zur automatischen Überwachung und Steuerung von Füllständen oder Druckzuständen bekannt, bei welchem eine bidirektionale Kommunikation zwischen den einzelnen Feldgeräten mit einem Zentralsystem ermöglicht ist. Die bidirektionale Kommunikation findet vorzugsweise mithilfe eines Web-Clients über das Internet statt. Das Bestandsführungssystem weist eine Bestandserfassungseinheit mit mehreren Sensoren auf, die ihre Messwerte an eine übergeordnete Auswerteeinheit weiterleiten. Nachteilig an dieser Lösung ist der Aufwand für die Auswerteeinheit, welche insbesondere dafür erforderlich ist, die von den Sensoren über eine digitale Bus-Verbindung an die Auswerteeinheit gesendeten Daten derart zu wandeln, dass sie über das Internet übertragen werden können. Es ist ein hoher Verkabelungsaufwand erforderlich, um die Sensoren mit der Auswerteeinheit zu verbinden. Die Auswerteeinheit beschränkt die Einsatzmöglichkeiten eines derartigen Bestandsführungssystems. Die Anzahl der einsetzbaren Sensoren ist durch die physikalische Anzahl von Eingängen der Auswerteeinheit begrenzt. Werden weitere Sensoren benötigt, ist eine weitere Auswerteeinheit erforderlich, die mit den bereits vorhandenen Auswerteeinheiten zu vernetzen ist. Die Erweiterung und die Skalierbarkeit eines solchen Systems sind stark eingeschränkt.From the DE 10 2007 002 351 A1 An inventory management system for automatic monitoring and control of levels or pressure states is known, in which a bidirectional communication between the individual field devices with a central system is made possible. Bidirectional communication preferably takes place over the Internet using a web client. The inventory management system has a stock-taking unit with a plurality of sensors, which forward their measured values to a higher-level evaluation unit. A disadvantage of this solution is the expense of the evaluation unit, which in particular is required to convert the data sent by the sensors via a digital bus connection to the evaluation unit such that they can be transmitted via the Internet. A high cabling effort is required to connect the sensors to the evaluation unit. The evaluation unit limits the possible uses of such an inventory management system. The number of usable sensors is limited by the physical number of inputs of the evaluation unit. If additional sensors are required, a further evaluation unit is required, which is to be networked with the evaluation units already available. The expansion and scalability of such a system are severely limited.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die Verwendung von Sensoren innerhalb eines Systems zur Zustands- und Prozessüberwachung zu erleichtern. Insbesondere soll es möglich sein, die Anzahl und Auswahl der Sensoren aufwandsarm ändern zu können.The object of the invention, starting from the prior art, is to facilitate the use of sensors within a state and process monitoring system. In particular, it should be possible to change the number and selection of sensors with little effort.

Die genannte Aufgabe wird durch einen Sensor gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und durch ein Sensornetzwerk gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10 gelöst. Die erfinderische Lösung sieht weiterhin eine Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 11 und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Anordnung gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 13 vor.The above object is achieved by a sensor according to the appended claim 1 and by a sensor network according to the attached independent claim 10. The inventive solution further provides an arrangement for state and process monitoring according to the appended independent claim 11 and a method for operating such an arrangement according to the attached independent claim 13.

Der erfindungsgemäße Sensor dient zur Messung mindestens einer Messgröße, beispielsweise einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft. Die erfinderische Lösung ist nicht auf Sensoren zur Messung einer bestimmten Messgröße beschränkt, jedoch insbesondere für Sensoren geeignet, mit denen eine Zustands- und Prozessüberwachung erfolgt. Eine solche Überwachung wird auch als Condition Monitoring (CM) bezeichnet. Der Sensor umfasst einen Messgrößenaufnehmer zur Wandlung der Messgröße in Messdaten. Beispielsweise kann der Messgrößenaufnehmer ein Sensorelement und einen A/D-Wandler umfassen. Der erfindungsgemäße Sensor besitzt eine Schnittstelle zur Übertragung der Messdaten des Messgrößenaufnehmers sowie zum Empfang und zum Senden weiterer Messdaten und Prozessparameter. Bei den weiteren Messdaten kann es sich insbesondere um Messdaten handeln, die von einem weiteren erfindungsgemäßen Sensor gesendet wurden. Bei den Prozessparametern handelt es sich um Daten, die zur Steuerung des Sensors, beispielsweise zur Konfiguration des Messgrößenaufnehmers erforderlich sind. Hierbei kann es sich insbesondere auch um Prozessparameter handeln, die für einen Sensor vorgesehen sind, zu welchem der erfindungsgemäße Sensor Prozessparameter über seine Schnittstelle sendet. Folglich kann der erfindungsgemäße Sensor die für seinen Betrieb notwendigen Prozessparameter über seine Schnittstelle auch von einem anderen erfindungsgemäßen Sensor empfangen. Der erfindungsgemäße Sensor umfasst weiterhin einen Prozessor zur Verarbeitung der Messdaten des Messgrößenaufnehmers, der weiteren Messdaten und der Prozessparameter. Mithilfe des Prozessors kann zum einen die Übertragung der Messdaten des Messgrößenaufnehmers, der weiteren Messdaten und der Prozessparameter über die Schnittstelle abgewickelt werden. Der Prozessor kann aber auch zur Auswertung der Messdaten des Messgrößenaufnehmers und der weiteren Messdaten genutzt werden. Auch können die Prozessparameter durch den Prozessor verarbeitet werden, um den Sensor bzw. dessen Messgrößenaufnehmer zu steuern. Zudem können durch den Prozessor Prozessparameter generiert werden, welche über die Schnittstelle zu einem weiteren erfindungsgemäßen Sensor gesendet werden.The sensor according to the invention is used to measure at least one measured variable, for example a physical or chemical property. The inventive solution is not limited to sensors for measuring a specific measurand, but particularly suitable for sensors with which a state and process monitoring takes place. Such monitoring is also referred to as condition monitoring (CM). The sensor includes a measuring transducer for converting the measured variable into measured data. By way of example, the sensor can comprise a sensor element and an A / D converter. The sensor according to the invention has an interface for transmitting the measured data of the measuring sensor as well as for receiving and for transmitting further measured data and process parameters. The further measurement data may in particular be measurement data sent by a further sensor according to the invention. The process parameters are data that are required to control the sensor, for example to configure the sensor. This may in particular also be process parameters which are provided for a sensor to which the sensor according to the invention sends process parameters via its interface. Consequently, the sensor according to the invention can also receive the process parameters necessary for its operation via its interface from another sensor according to the invention. The sensor according to the invention further comprises a processor for processing the measured data of the measured quantity recorder, the further measured data and the process parameter. Using the processor can on the one hand the Transmission of the measured data of the measuring transducer, the other measured data and the process parameters are handled via the interface. However, the processor can also be used to evaluate the measured data of the measured value recorder and the other measured data. Also, the process parameters can be processed by the processor to control the sensor or its Meßgrößenaufnehmer. In addition, process parameters can be generated by the processor, which are sent via the interface to a further sensor according to the invention.

Der erfindungsgemäße Sensor kann vielfältig und flexibel in einem System zur Zustands- und Prozessüberwachung eingesetzt werden. In einem mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen Sensoren ausgestatteten System zur Zustands- und Prozessüberwachung ist eine Auswerteeinheit nicht mehr erforderlich, da eine Übertragung der Messdaten und Prozessparameter über die Schnittstelle direkt zu einer zentralen Einheit erfolgen kann. Hierfür sind der eine oder die mehreren erfindungsgemäßen Sensoren und die zentrale Einheit an ein gemeinsames Medium, insbesondere ein Datennetz wie dem Internet anzuschließen. Es können beliebig viele weitere erfindungsgemäße Sensoren an ein solches Datennetz angeschlossen werden. Die erfindungsgemäßen Sensoren können Messdaten von Prozessparametern untereinander austauschen. Eine Auswertung der Messdaten kann auf einem oder auf mehreren der erfindungsgemäßen Sensoren oder in einer zentralen Einheit, beispielsweise einem Prozessleitsystem erfolgen. Ebenso kann die Übertragung der Messdaten oder der ausgewerteten Daten sowie der Prozessparameter von einem oder mehreren der Sensoren zum Prozessleitsystem erfolgen. Die direkte Kommunikation zwischen der zentralen Einheit und dem einen oder den mehreren Sensoren erlaubt den Verzicht auf einen Medien- und/oder Protokollwandler, über welchen die unterschiedlichen Schnittstellen der Sensoren und der zentralen Einheit miteinander verbunden werden können. Hierdurch ist zum einen der Aufwand verringert und zum anderen die Ausfallsicherheit erhöht.The sensor according to the invention can be used in a versatile and flexible manner in a system for state and process monitoring. In a state and process monitoring system equipped with one or more sensors according to the invention, an evaluation unit is no longer necessary since transmission of the measurement data and process parameters via the interface can take place directly to a central unit. For this purpose, the one or more sensors according to the invention and the central unit to be connected to a common medium, in particular a data network such as the Internet. Any number of additional sensors according to the invention can be connected to such a data network. The sensors according to the invention can exchange measured data of process parameters with one another. An evaluation of the measured data can be carried out on one or more of the sensors according to the invention or in a central unit, for example a process control system. Likewise, the transmission of the measured data or the evaluated data as well as the process parameters of one or more of the sensors to the process control system can take place. The direct communication between the central unit and the one or more sensors allows the omission of a media and / or protocol converter, via which the different interfaces of the sensors and the central unit can be interconnected. As a result, on the one hand reduces the effort and on the other increases the reliability.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors ist die Schnittstelle für eine Datenübertragung gemäß OLE for Process Control (OPC) und/oder OPC Unified Architecture (OPC UA) konfiguriert. OPC ist ein offener Standard für Software-Schnittstellen, welche den Datenaustausch zwischen unterschiedlichen Komponenten, wie beispielsweise Sensoren, Reglern und Steuerungen in der Automatisierungstechnik ermöglichen. Hierdurch wird ein nahezu universeller Einsatz des erfindungsgemäßen Sensors ermöglicht. Dazu wird der Prozessor bevorzugt zur Ausführung eines OPC-Servers konfiguriert. Auf einer an den Sensor angeschlossenen zentralen Einheit, beispielsweise einem Prozessleitsystem in Form eines PC ist ein OPC-Client vorhanden, mit welchem die Messdaten und die Prozessparameter des Sensors ausgetauscht werden können. Alternativ oder ergänzend kann der Prozessor auch zur Ausführung eines OPC-Client konfiguriert sein.In a preferred embodiment of the sensor according to the invention, the interface for a data transmission according to OLE for Process Control (OPC) and / or OPC Unified Architecture (OPC UA) is configured. OPC is an open standard for software interfaces that enable the exchange of data between different components, such as sensors, controllers and controllers in automation technology. As a result, an almost universal use of the sensor according to the invention is made possible. For this purpose, the processor is preferably configured to execute an OPC server. On a central unit connected to the sensor, for example a process control system in the form of a PC, there is an OPC client with which the measured data and the process parameters of the sensor can be exchanged. Alternatively or additionally, the processor can also be configured to execute an OPC client.

Die Schnittstelle ist bevorzugt für eine Übertragung von Daten konfiguriert, die gemäß dem Internet Protocol kodiert sind. Hierdurch können die Messdaten und die Prozessparameter über eine Vielzahl existierender lokaler Netzwerke sowie dem Internet übertragen werden. Es kann vorhandene Technik zur Datenübertragung genutzt werden, um die Daten vom Sensor zur zentralen Einheit zu übertragen.The interface is preferably configured for transmission of data encoded according to the Internet Protocol. This allows the measurement data and process parameters to be transmitted over a variety of existing local area networks as well as the Internet. Existing data transmission technology can be used to transfer the data from the sensor to the central unit.

Die Schnittstelle ist bevorzugt gemäß dem Standard IEEE 802.3 ausgeführt. Hierbei handelt es sich um eine Ethernet-Schnittstelle, sodass der erfindungsgemäße Sensor an eine Vielzahl bestehender Netzwerkanschlüsse, insbesondere solche, die mit dem Internet verbunden sind, angeschlossen werden kann.The interface is preferred according to Standard IEEE 802.3 executed. This is an Ethernet interface, so that the sensor according to the invention can be connected to a multiplicity of existing network connections, in particular those which are connected to the Internet.

Der Prozessor ist bevorzugt für eine Verarbeitung der Messdaten und der Prozessparameter gemäß TCP/IP konfiguriert, um eine Datenübertragung über das Internet zu gewährleisten. Ein an das Internet angeschlossener erfindungsgemäßer Sensor erlaubt eine Datenübertragung beispielsweise zu einer Vielzahl an Standard-PC, wodurch die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Sensors, beispielsweise in einem System zur Zustands- und Prozessüberwachung sehr flexibel und einfach ermöglicht ist.The processor is preferably configured for processing the measurement data and the process parameters in accordance with TCP / IP in order to ensure data transmission over the Internet. A sensor connected to the Internet according to the invention allows a data transmission, for example, to a plurality of standard PC, whereby the applicability of the sensor according to the invention, for example in a system for state and process monitoring is very flexible and easy.

Insbesondere wenn der erfindungsgemäße Sensor für die Aufnahme vieler Messdaten benötigt wird, ist der Prozessor bevorzugt für eine Datenkompression der Messdaten konfiguriert. Die Datenkompression der Messdaten führt dazu, dass die Datenübertragung der Messdaten geringere Datenübertragungsraten erfordert. Hierdurch wird ein Datennetz zwischen dem Sensor und einer zentralen Einheit so gering wie möglich in Anspruch genommen. Auch kann die Datenkompression dazu dienen, dass die Datenübertragungsrate eines zur Verfügung stehenden Kommunikationskanals nicht überschritten wird.In particular, when the sensor according to the invention is required for recording a large amount of measurement data, the processor is preferably configured for data compression of the measurement data. The data compression of the measurement data leads to the fact that the data transmission of the measurement data requires lower data transmission rates. As a result, a data network between the sensor and a central unit is claimed as low as possible. Also, the data compression can serve to ensure that the data transmission rate of an available communication channel is not exceeded.

Der Prozessor und die Schnittstelle sind bevorzugt für eine Verarbeitung und Übertragung der Messdaten gemäß einem Netzwerkprotokoll zur kontinuierlichen Datenübertragung in Realzeit konfiguriert. In vielen Systemen zur Zustands- und Prozessüberwachung ist es erforderlich, dass die Messdaten und auch die Prozessparameter zeitnah und in Realzeit bzw. in Quasi-Realzeit zu einer zentralen Einheit, wie einem Prozessleitsystem übermittelt werden. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sensors können die Messdaten und die Prozessparameter in Realzeit von oder zu einem weiteren erfindungsgemäßen Sensor oder zu einer zentralen Einheit übermittelt werden. Bei einer Übertragung über das Internet eignet sich beispielsweise RTP/RTCP als Netzwerkprotokoll. Die so übertragenen Daten können mithilfe eines üblichen Webbrowsers auf einem an das Internet angeschlossenen PC empfangen werden.The processor and the interface are preferably configured for processing and transmission of the measurement data according to a network protocol for continuous data transmission in real time. In many systems for state and process monitoring, it is necessary that the measured data and also the process parameters are transmitted in real time or in quasi-real time to a central unit, such as a process control system. In this embodiment of the sensor according to the invention, the measurement data and the process parameters in real time from or to a another sensor according to the invention or to a central unit to be transmitted. When transmitting over the Internet, for example, RTP / RTCP is suitable as a network protocol. The data transmitted in this way can be received on a PC connected to the Internet using a standard web browser.

Der Messgrößenaufnehmer ist bevorzugt in Abhängigkeit von den Prozessparametern konfigurierbar, um an die sich verändernden Anforderungen, beispielsweise in einem System zur Zustands- und Prozessüberwachung angepasst werden zu können.The measured value recorder is preferably configurable as a function of the process parameters in order to be able to be adapted to the changing requirements, for example in a system for status and process monitoring.

Die zu messende Messgröße ist beispielsweise durch eine Wegstrecke, eine Geschwindigkeit oder eine Beschleunigung gebildet. Der erfindungsgemäße Sensor ist besonders bevorzugt als Schwingungssensor zur Messung von mechanischen Schwingungen ausgebildet. Eine Vielzahl dieser Schwingungssensoren kann ein System zur Zustands- und Prozessüberwachung bilden.The measured variable to be measured is formed for example by a distance, a speed or an acceleration. The sensor according to the invention is particularly preferably designed as a vibration sensor for measuring mechanical vibrations. A large number of these vibration sensors can form a system for status and process monitoring.

Das erfindungsgemäße Sensornetzwerk dient der Zustands- und Prozessüberwachung und umfasst mehrere erfindungsgemäße Sensoren. Die Prozessoren und die Schnittstellen der Sensoren sind für einen Austausch der Messdaten und der Prozessparameter zwischen den Sensoren konfiguriert. Die Schnittstellen sind im einfachsten Fall sämtlich gleich ausgeführt, sodass die Sensoren des erfindungsgemäßen Sensornetzwerkes unmittelbar an ein Medium, insbesondere ein Datennetzwerk wie dem Internet anschließbar sind, wodurch das Sensornetzwerk betreibbar ist.The sensor network according to the invention serves for state and process monitoring and comprises a plurality of sensors according to the invention. The processors and the interfaces of the sensors are configured to exchange the measurement data and the process parameters between the sensors. In the simplest case, the interfaces are all the same, so that the sensors of the sensor network according to the invention can be directly connected to a medium, in particular a data network such as the Internet, whereby the sensor network can be operated.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung umfasst ein erfindungsgemäßes Sensornetzwerk und eine Datenverarbeitungseinheit, die beispielsweise durch ein Prozessleitsystem oder einen PC gebildet ist. Die Datenverarbeitungseinheit besitzt eine Schnittstelle, die für den Austausch der Messdaten und der Prozessparameter mit einem oder mit mehreren der Sensoren konfiguriert ist. Im einfachsten Fall handelt es sich um die gleiche Schnittstelle wie der Sensoren des Sensornetzwerkes. Die Datenverarbeitungseinheit ist über ihre Schnittstelle mit dem Sensornetzwerk verbunden, beispielsweise über das Internet. Die Datenverarbeitungseinheit in Form eines Prozessleitsystems oder eines PC ist bevorzugt für eine Organisation der Zustands- und Prozessüberwachung konfiguriert, beispielsweise dadurch, dass Software-Programme zur Steuerung der Sensoren und zur Auswertung der Messdaten auf der Datenverarbeitungseinheit installiert sind.The inventive arrangement for state and process monitoring comprises a sensor network according to the invention and a data processing unit, which is formed for example by a process control system or a PC. The data processing unit has an interface that is configured to exchange the measurement data and the process parameters with one or more of the sensors. In the simplest case, it is the same interface as the sensors of the sensor network. The data processing unit is connected via its interface to the sensor network, for example via the Internet. The data processing unit in the form of a process control system or a PC is preferably configured for an organization of the state and process monitoring, for example by the fact that software programs for controlling the sensors and for evaluating the measurement data are installed on the data processing unit.

Die Schnittstelle der Datenverarbeitungseinheit ist bevorzugt für eine Datenübertragung gemäß OPC konfiguriert, wodurch eine Datenübertragung zu erfindungsgemäßen Sensoren ermöglicht ist, deren Schnittstellen ebenfalls für eine Datenübertragung gemäß OPC konfiguriert sind.The interface of the data processing unit is preferably configured for a data transmission according to OPC, whereby a data transmission to sensors according to the invention is made possible, whose interfaces are also configured for data transmission according to OPC.

Die Datenverarbeitungseinheit der erfindungsgemäßen Anordnung weist bevorzugt weiterhin eine optische und/oder eine akustische Anzeige zur Ausgabe der Messdaten auf. Eine solche Anzeige ist insbesondere von Vorteil, wenn die Übertragung der Messdaten der Sensoren des Sensornetzwerkes gemäß einem Netzwerkprotokoll zur kontinuierlichen Datenübertragung in Realzeit erfolgt. Die die erfindungsgemäße Anordnung bedienende Person kann an der Datenverarbeitungseinheit die überwachten Zustände und Prozesse visuell bzw. auditiv wahrnehmen, um diese aufwandsarm und zeitnah erfassen zu können.The data processing unit of the arrangement according to the invention preferably further comprises an optical and / or an acoustic display for outputting the measurement data. Such a display is particularly advantageous if the transmission of the measurement data of the sensors of the sensor network according to a network protocol for continuous data transmission takes place in real time. The person operating the arrangement according to the invention can visually or audibly perceive the monitored states and processes at the data processing unit in order to be able to record them with little effort and in a timely manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Betrieb einer Anordnung einer Zustands- und Prozessüberwachung mit mehreren Sensoren, die über Schnittstellen miteinander verbunden sind. Gemäß diesem Verfahren werden Messgrößen in Messdaten innerhalb der Sensoren gewandelt. Die Messdaten sowie Prozessparameter werden zwischen den einzelnen Sensoren übertragen. Weiterhin werden die Messdaten und die Prozessparameter zwischen einem der Sensoren und einer mit den Sensoren verbundenen Datenverarbeitungseinheit übertragen. Alternativ werden die Messdaten und die Prozessparameter zwischen mehreren der Sensoren und einer mit den Sensoren verbundenen Datenverarbeitungseinheit übertragen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Messdaten und die Prozessparameter auch zwischen den einzelnen Sensoren übertragen werden, beispielsweise über ein Datennetz, an welches die Sensoren und die Datenverarbeitungseinheit angeschlossen sind. Daher ist es nicht nötig, die Messdaten und die Prozessparameter von jedem der Sensoren zu einer Auswerteeinheit oder zu einer Datenverarbeitungseinheit zu übertragen. Hierfür kann beispielsweise der eine der Sensoren genutzt werden.The method according to the invention serves to operate an arrangement of state and process monitoring with a plurality of sensors which are connected to one another via interfaces. According to this method, measured variables are converted into measured data within the sensors. The measurement data and process parameters are transmitted between the individual sensors. Furthermore, the measurement data and the process parameters are transmitted between one of the sensors and a data processing unit connected to the sensors. Alternatively, the measurement data and the process parameters are transmitted between a plurality of the sensors and a data processing unit connected to the sensors. The inventive method is characterized in particular by the fact that the measurement data and the process parameters are also transmitted between the individual sensors, for example via a data network to which the sensors and the data processing unit are connected. Therefore, it is not necessary to transmit the measurement data and the process parameters from each of the sensors to an evaluation unit or to a data processing unit. For example, one of the sensors can be used for this purpose.

Die Übertragung der Messdaten und der Prozessparameter zwischen den einzelnen Sensoren sowie zwischen dem einen oder den mehreren der Sensoren und der Datenverarbeitungseinheit erfolgt bevorzugt gemäß OPC und/oder über das Internet. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren flexibel und nahezu weltweit für eine Vielzahl vorhandener technischer Komponenten anwendbar.The transmission of the measured data and the process parameters between the individual sensors as well as between the one or more of the sensors and the data processing unit preferably takes place according to OPC and / or via the Internet. As a result, the inventive method is flexible and almost universally applicable to a variety of existing technical components.

Die zur Datenverarbeitungseinheit übertragenen Messdaten werden bevorzugt in der Datenverarbeitungseinheit optisch und/oder akustisch ausgegeben. Diese Ausgabe erfolgt bevorzugt in Realzeit, wodurch die zu überwachenden Zustände und Prozesse aufwandsarm und schnell durch eine Person an der Datenverarbeitungseinheit erfasst werden können. Für die akustische Ausgabe eignet sich insbesondere ein Kopfhörer.The measurement data transmitted to the data processing unit are preferably output optically and / or acoustically in the data processing unit. This output preferably takes place in real time, as a result of which the states and processes to be monitored are detected with little effort and quickly by a person at the data processing unit can. For the acoustic output is particularly suitable headphones.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden Lösungen gemäß dem Stand der Technik sowie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:With reference to the drawing solutions according to the prior art and preferred embodiments of the invention will be described in more detail. Show it:

1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung; 1 a preferred embodiment of an arrangement according to the invention for state and process monitoring;

2 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung; 2 a further preferred embodiment of the arrangement according to the invention for state and process monitoring;

3 eine Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung gemäß dem Stand der Technik; und 3 an arrangement for state and process monitoring according to the prior art; and

4 eine weitere Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung gemäß dem Stand der Technik. 4 another arrangement for state and process monitoring according to the prior art.

3 zeigt eine Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung gemäß dem Stand der Technik in einer Prinzipdarstellung. Die Anordnung dient der Überwachung einer Maschine 01. Die Anordnung umfasst mehrere Sensoren 02, mit denen physikalische Größen, die an der Maschine 01 zu messen sind, erfasst werden. Bei den Sensoren 02 kann es sich beispielsweise um Schwingungssensoren handeln. Zwischen jedem der Sensoren 02 besteht eine Datenverbindung 03 zu einer Steuer- und Auswerteeinheit 04. Über die Datenverbindungen 03 werden Messdaten der Sensoren 02 und Prozessparameter übertragen. Die Auswertung der Messdaten der Sensoren 02 erfolgt in der Steuer- und Auswerteeinheit 04. Für jeden der Sensoren 02 wird ein Eingang an der Steuer- und Auswerteeinheit 04 benötigt. Die von der Steuer- und Auswerteeinheit 04 ausgewerteten Daten können von dieser beispielsweise über das Internet zu einem entfernt liegenden Ort übertragen werden. 3 shows an arrangement for state and process monitoring according to the prior art in a schematic representation. The arrangement is used to monitor a machine 01 , The arrangement comprises a plurality of sensors 02 , with which physical quantities attached to the machine 01 are to be measured. With the sensors 02 it may be, for example, vibration sensors. Between each of the sensors 02 there is a data connection 03 to a control and evaluation unit 04 , About the data connections 03 become measured data of the sensors 02 and process parameters transferred. The evaluation of the measured data of the sensors 02 takes place in the control and evaluation unit 04 , For each of the sensors 02 becomes an input at the control and evaluation unit 04 needed. The of the control and evaluation unit 04 evaluated data can be transmitted from this, for example via the Internet to a remote location.

1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung in einer Prinzipdarstellung. Die erfindungsgemäße Anordnung dient der Überwachung einer Maschine 06, wofür in gleicher Weise wie gemäß dem Stand der Technik Sensoren 07 benutzt werden. Die Sensoren 07 weisen im Unterschied zum Stand der Technik jeweils eine Schnittstelle zur Übertragung der Messdaten des Sensors 07 sowie zum Empfang und zum Senden weiterer Messdaten und Prozessparameter auf. Die Sensoren 07 sind über ihre Schnittstellen über ein Datennetzwerk 08 miteinander verbunden. Bei dem Datennetzwerk 08 kann es sich beispielsweise um das Internet handeln. An das Datennetzwerk 08 ist weiterhin eine Steuer- und Auswerteeinheit 09 angeschlossen, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit 09 mit einem ersten der Sensoren 07 eine Datenverbindung aufbaut. Die vom ersten der Sensoren 07 und von den weiteren der Sensoren 07 erfassten Messdaten werden über den ersten der Sensoren 07 zu der Steuer- und Auswerteeinheit 09 übertragen. 1 shows a preferred embodiment of an arrangement according to the invention for state and process monitoring in a schematic diagram. The arrangement according to the invention serves to monitor a machine 06 for what in the same way as in the prior art sensors 07 to be used. The sensors 07 In contrast to the prior art, each have an interface for transmitting the measured data of the sensor 07 and to receive and send further measurement data and process parameters. The sensors 07 are via their interfaces via a data network 08 connected with each other. On the data network 08 it can be, for example, the Internet. To the data network 08 is still a control and evaluation unit 09 connected, wherein the control and evaluation unit 09 with a first of the sensors 07 establishes a data connection. The first of the sensors 07 and from the other of the sensors 07 recorded measurement data are via the first of the sensors 07 to the control and evaluation unit 09 transfer.

4 zeigt eine weitere Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung gemäß dem Stand der Technik in einer Prinzipdarstellung. Es handelt sich hierbei um eine Anordnung, bei welcher eine Datenübertragung gemäß OPC erfolgt. Die Anordnung umfasst zwei OPC-Server 11, an denen jeweils mehrere Sensoren 12 über einen Feld-Bus 13 angeschlossen sind. Die OPC-Server 13 sind über ein Datennetzwerk 14, beispielsweise dem Internet mit einem OPC-Client 16 verbunden. Die OPC-Server 13 erfüllen somit die Funktion einer Schnittstellen- und Medienwandlung zwischen den Sensoren 12 und dem OPC-Client 16. 4 shows a further arrangement for state and process monitoring according to the prior art in a schematic diagram. This is an arrangement in which a data transmission according to OPC takes place. The arrangement comprises two OPC servers 11 , on each of which several sensors 12 over a field bus 13 are connected. The OPC server 13 are over a data network 14 For example, the Internet with an OPC client 16 connected. The OPC server 13 thus fulfill the function of interface and media conversion between the sensors 12 and the OPC client 16 ,

2 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Zustands- und Prozessüberwachung in einer Prinzipdarstellung. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt eine Datenübertragung gemäß OPC. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst mehrere Sensoren 17, die über ein Datennetzwerk 18, beispielsweise dem Internet mit einem OPC-Client 19 verbunden sind. Der OPC-Client 19 ist beispielsweise durch ein Notebook oder durch einen PC gebildet. Die Sensoren 17 weisen jeweils einen eingebetteten OPC-Server auf, auf welchen der OPC-Client 19 unmittelbar zugreifen kann. Die Sensoren 17 weisen jeweils eine Ethernet-Schnittstelle auf, über welche sie an das Datennetzwerk 18 angeschlossen sind. Die Sensoren 17 weisen ferner jeweils einen Prozessor auf, mit welchem eine Verarbeitung der Messdaten sowie von Prozessparametern erfolgen kann. Hierdurch können beispielsweise die Messdaten von mehreren der Sensoren 17 zu einem der Sensoren 17 übertragen werden, um dort ausgewertet zu werden. Die ausgewerteten Messdaten können von dem einen der Sensoren 17 über das Datennetzwerk 18 zum OPC-Client 19 übertragen werden. In gleicher Weise können Prozessparameter vom OPC-Client 19 über das Datennetzwerk 18 zu dem einen der Sensoren 17 übertragen werden, um diese an die weiteren der Sensoren 17 zu übermitteln. Die gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann flexibel an sich ändernde Anforderungen angepasst werden. Die Verarbeitung und die Übertragung der Messdaten und der Prozessparameter kann variabel auf die verschiedenen der Sensoren 17 verteilt werden. Auch kann jeder der Sensoren 17 unmittelbar mit dem OPC-Client 19 eine Datenverbindung aufbauen. Die erfindungsgemäße Anordnung kann beliebig um weitere Sensoren erweitert werden, was bei vielen Arten von Datennetzwerken einen nur sehr geringen Aufwand erfordert. Im Unterschied zum Stand der Technik sind keine zusätzlichen Auswerteeinheiten und/oder OPC-Server erforderlich. 2 shows a further preferred embodiment of an arrangement according to the invention for state and process monitoring in a schematic diagram. In this embodiment of the arrangement according to the invention, a data transmission takes place in accordance with OPC. The arrangement according to the invention comprises a plurality of sensors 17 that have a data network 18 For example, the Internet with an OPC client 19 are connected. The OPC client 19 is formed for example by a notebook or by a PC. The sensors 17 each have an embedded OPC server on which the OPC client 19 can access directly. The sensors 17 each have an Ethernet interface via which they connect to the data network 18 are connected. The sensors 17 each further comprise a processor, with which a processing of the measured data and process parameters can be carried out. As a result, for example, the measurement data of several of the sensors 17 to one of the sensors 17 be transferred to be evaluated there. The evaluated measurement data can be from the one of the sensors 17 over the data network 18 to the OPC client 19 be transmitted. In the same way, process parameters from the OPC client 19 over the data network 18 to the one of the sensors 17 be transferred to these the other of the sensors 17 to convey. The illustrated embodiment of the arrangement according to the invention can be flexibly adapted to changing requirements. The processing and transmission of the measurement data and the process parameters can be variable to the different of the sensors 17 be distributed. Also, any of the sensors can 17 directly with the OPC client 19 establish a data connection. The arrangement according to the invention can be arbitrarily extended by further sensors, which in many types of Data networks requires only very little effort. In contrast to the prior art, no additional evaluation units and / or OPC servers are required.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

0101: Maschinemachine
0202: Sensorsensor
0303: DatenverbindungData Connection
0404: Steuer- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
0505
0606: Maschinemachine
0707: Sensorsensor
0808: DatennetzwerkData network
0909: Steuer- und AuswerteeinheitControl and evaluation unit
1010
1111: OPC-ServerOPC server
1212: Sensorsensor
1313: Feld-BusField bus
1414: DatennetzwerkData network
1515
1616: OPC-ClientOPC client
1717: Sensorsensor
1818: DatennetzwerkData network
1919: OPC-ClientOPC client

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10021838 A1 [0002]
DE 10229878 A1 [0003]
DE 10038552 A1 [0004]
DE 102007002351 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard IEEE 802.3 [0012]

Claims

Sensor ( 07 ; 17 ) for measuring at least one measured variable, comprising - a transducer for converting the measured variable into measured data; An interface for transmitting the measured data of the measuring sensor and for receiving and transmitting further measured data and process parameters; and a processor for processing the measured data of the measuring sensor, the further measured data and the process parameter.

Sensor ( 07 ; 17 ) according to claim 1, characterized in that the interface for a data transmission according to OPC and / or OPC-UA is configured.

Sensor ( 07 ; 17 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the interface is configured for transmission of data encoded according to the Internet Protocol.

Sensor ( 07 ; 17 ) according to claim 3, characterized in that the interface is designed according to the standard IEEE 802.3.

Sensor ( 07 ; 17 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the processor is configured for processing the measurement data and the process parameters according to TCP / IP.

Sensor ( 07 ; 17 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the processor is configured for data compression of the measurement data.

Sensor ( 07 ; 17 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the processor and the interface for processing and transmitting the measurement data are configured according to a network protocol for continuous data transmission in real time.

Sensor ( 07 ; 17 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Meßgrößenaufnehmer is configurable in dependence on the process parameters.

Sensor ( 07 ; 17 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measured variable is formed by a distance, a speed, an acceleration or a mechanical vibration.

Sensor network for condition and process monitoring with multiple sensors ( 07 ; 17 ) according to one of claims 1 to 9, whose processors and their interfaces for exchanging the measurement data and the process parameters between the sensors ( 07 ; 17 ) are configured.

Arrangement for state and process monitoring with a sensor network according to claim 10 and with a data processing unit ( 09 ; 19 ), which has an interface for exchanging the measurement data and the process parameters with one or more of the sensors ( 07 ; 17 ) is configured.

Arrangement according to claim 10 or 11, characterized in that the data processing unit ( 09 ; 19 ) further comprises an optical and / or an acoustic display for outputting the measurement data.

Method for operating an arrangement for condition and process monitoring with a plurality of sensors ( 07 ; 17 ), which are interconnected via interfaces, comprising the following steps: - Converting measured variables into measured data within the sensors ( 07 ; 17 ); - Transferring the measurement data and process parameters between the individual sensors ( 07 ; 17 ); Transferring the measurement data and the process parameters between one or more of the sensors ( 07 ; 17 ) and one with the sensors ( 07 ; 17 ) data processing unit ( 09 ; 19 ).

A method according to claim 13, characterized in that the transmission of the measured data and the process parameters between the individual sensors ( 07 ; 17 ) and between the one or more of the sensors ( 07 ; 17 ) and the data processing unit ( 09 ; 19 ) according to OPC.

A method according to claim 13 or 14, characterized in that the transmission of the measured data and the process parameters between the individual sensors ( 07 ; 17 ) and between the one or more of the sensors ( 07 ; 17 ) and the data processing unit ( 09 ; 19 ) via the internet ( 08 ; 18 ) he follows.

Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that the data processing unit ( 09 ; 19 ) transmitted measurement data in the data processing unit ( 09 ; 19 ) are output visually and / or acoustically.