DE102010030488A1

DE102010030488A1 - Verfahren zum Abgleich eines Messgerätes in der Prozessanalysetechnik

Info

Publication number: DE102010030488A1
Application number: DE102010030488A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Roesler; Thomas Steckenreiter
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2011-12-29
Also published as: CN102313572B; US20110320158A1; CN102313572A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich eines Messgerätes in der Prozessanalysetechnik, bei welchem das Messgerät (1) örtlich entfernt und von einem Referenzmessungen ausführenden Referenzmessgerät (6) angeordnet ist, wobei Messwerte des Messgerätes (1) mit den Referenzmesswerten des Referenzmessgerätes (6) verglichen werden und aus diesem Vergleich mindestens eine Abgleichgröße für das Messgerät (1) abgeleitet wird.
Um das Abgleichverfahren sehr schnell und ohne den Arbeitsprozess des Messgerätes zu unterbrechen, durchführen zu können, werden die Messwerte des Messgerätes (1) und die Referenzmesswerte des Referenzmessgerätes (6) in einer zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) zusammengeführt, der Abgleichwert von der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) ermittelt und anschließend die Abgleichgröße von der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) an das Messgerät (1) zum Abgleich der Messwerte übersendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich eines Messgerätes in der Prozessanalysetechnik, bei welchem das Messgerät örtlich entfernt von einem Referenzmessungen ausführenden Referenzmessgerät angeordnet ist, wobei Messwerte des Messgerätes mit den Referenzmesswerten des Referenzmessgerätes verglichen werden und aus diesem Vergleich mindestens eine Abgleichgröße für die Messwerte des Messgerätes abgeleitet wird.
In der Prozessanalysetechnik ist eine Vielzahl von Messgeräten in einem sogenannten Prozess, beispielsweise einer Abwasseranlage, verteilt. Die Messgeräte liefern kontinuierlich Messergebnisse an eine Prozessleitzentrale. Diese Messergebnisse werden dabei im Messgerät selber abgespeichert oder dienen dazu den Prozess zu steuern. Deshalb ist es notwendig, dass solche Messgeräte in bestimmten Abständen neu kalibriert bzw. justiert werden. Zu diesem Zweck werden Proben von einem Mitarbeiter aus dem Prozess entnommen und zwar an dem Ort, an welchem sich das zu überprüfende Messgerät befindet. Diese Proben werden im Labor vermessen. Aus den im Labor ermittelten Referenzmesswerten wird eine Abgleichgröße bestimmt, mit welcher das Messgerät vor Ort justiert wird.
Insbesondere beim Einsatz der Messgeräte in nasschemischen Prozessen wird aufgrund des zeitlichen Aufwandes bei der Probeentnahme und der Justierung vor Ort auf eine solche Justierung mittels eines aus einer entnommenen Probe ermittelten Referenzwertes verzichtet, da das Messgerät und das die Probe auswertende Labor räumlich entfernt voneinander sind. Als Ersatzvariante erfolgt die Justierung auf der Basis einer Standardlösung, wobei es sich um eine synthetische Ersatzprobe handelt. Allerdings ist die reale Messgenauigkeit des Messgerätes nur über die Referenzmessung mittels einer Probeentnahme vor Ort möglich, da nur auf diese Weise Matrixeffekte der gemessenen Probe (das sind Störeffekte, die in den Standardlösungen nicht enthalten sind) berücksichtigt werden können. Die Referenzmessung ist aber mit einem hohen zeitlichen Aufwand im Feld verbunden. Das Messgerät ist dabei für längere Zeit offline und steht für die Messungen im Prozess nicht zur Verfügung. Außerdem müssen die Messwerte mit den Referenzwerten manuell zusammengefasst werden.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abgleich eines Messgerätes in der Prozessanalysetechnik anzugeben, mittels welchem das Messgerät schnell und zuverlässig justiert wird, wobei ein Einsatz von Mitarbeitern im Feld verringert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Messwerte des Messgerätes und die Referenzmesswerte des Referenzmessgerätes in einer zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware zusammengeführt werden, der Abgleichwert von der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware ermittelt wird und anschließend die Abgleichgröße von der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware an das Messgerät zum Abgleich der Messwerte übersendet wird. Das hat den Vorteil, dass die Abgleichgröße sofort nach deren Ermittlung dem Messgerät zur automatischen Justierung zur Verfügung steht. Das Messgerät wird dabei in seinem Messbetrieb nicht unterbrochen. Dies führt zu einer höheren Verfügbarkeit des Messgerätes. Durch die automatische Justierung des Messgerätes erhöht sich die Betriebssicherheit des Messgerätes. Ein Feldeinsatz der Mitarbeiter vor Ort, um Justierungen und Kalibrierungen am Messgerät auszuführen, entfällt dabei weitgehend.
Vorteilhafterweise wird jeder Messwert des Messgerätes mit einer ersten Information über den Standort des Messgerätes und über den Zeitpunkt der Messung versehen. Mit einer solchen Information ist der Messwert des Messgerätes eindeutig bei der weiteren Auswertung zu identifizieren.
In einer Ausgestaltung wird der Referenzmesswert aus einer Probe abgeleitet, welche am Ort des Messgerätes, insbesondere in einem nasschemischen Prozess, entnommen wird, wobei die Probe mit einer zweiten Information über den Standort des Messgerätes und dem Zeitpunkt der Probeentnahme versehen wird und der von der Probe abgeleitete Referenzmesswert ebenfalls mit dieser zweiten Information über den Standort des Messgerätes und dem Zeitpunkt der Probeentnahme gekennzeichnet wird. Auch hier dient diese Orts- und Zeitinformation der genauen Zuordnung des Referenzmesswertes, insbesondere zu den Messwerten, welche von dem Messgerät übermittelt wurden.
In einer Weiterbildung werden in der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware die Messdaten des Messgerätes und die Referenzmesswerte des Referenzmessgerätes zusammengeführt, wobei die Referenzmesswerte automatisch dem zeitlich am nächsten liegenden Messwert des Messgerätes zugeordnet werden, wonach der Vergleich der Referenzmesswerte mit diesem zeitlich zugeordneten Messwert des Messgerätes erfolgt und die Abgleichgröße ermittelt wird. Da zwischen der Entnahme der Probe und dem Vergleich der Messwerte des Messgerätes mit den aus der Probe gewonnenen Referenzmesswerten des Referenzmessgerätes häufig ein zeitlich großer Abstand liegt, ist es von besonderer Bedeutung, dass die Daten mittels der Orts- und Zeitinformationen aufeinander abgestimmt werden. Das Verfahren erlaubt daher ein automatisches Zusammenführen von Referenz- und Messwerten und eine zentralisierte Bestimmung der Abgleichgröße, die an das Messgerät weitergeleitet wird. Daraus resultieren niedrigere Instandhaltungskosten, da die vor Ort angeordneten Messgeräte zentralisiert und automatisiert gewartet werden können. Auch erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine verbesserte Qualitätssicherung, da die Daten zentral zur Dokumentation erfasst werden und die Justage automatisch dokumentiert und mittels der realen Probe durchgeführt wird.
Insbesondere erfolgt der Abgleich automatisch nach Übersendung der Abgleichgröße oder nach Anforderung vor Ort. So kann je nach Messgerät darüber entschieden werden, ob die Justierung des Messgerätes sofort nach dem Empfang der Abgleichgröße automatisch erfolgt. Dies wird insbesondere immer dann der Fall sein, wenn das Messgerät mit seinen Messdaten einen Prozess steuert. Dient das Messgerät lediglich zum Abspeichern von Daten, genügt es, wenn nach Aufforderung, beispielsweise durch die Betätigung eines Schalters an dem Messgerät, der Abgleich erfolgt.
In einer Variante werden die Messdaten des Messgerätes an die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware und/oder die Abgleichgröße direkt von der zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware an das Messgerät zur Durchführung des Abgleichs der aktuell von dem Messgerät ermittelten Messwerte übersendet. Das heißt, dass alle Messwerte, die ab dem Zeitpunkt bestimmt werden, ab welchem die Abgleichgröße dem Messgerät bekanntgemacht wurde, mit dieser Abgleichgröße korrigiert werden können. Dabei genügt es, dass die Abgleichgröße einmal dem Messgerät bekanntgemacht wird, wobei das Messgerät alle darauffolgenden Messwerte mit dieser Abgleichgröße bewertet.
In einer Weiterbildung werden die Messwerte des Messgerätes, welches zeitlich nach der Übersendung der Messwerte an die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware ermittelt wurden, mittels der Abgleichgröße nachträglich korrigiert. Dadurch wird der mögliche zeitliche Versatz zwischen der Ermittlung der Messwerte des Messgerätes und der Bestimmung der Referenzmesswerte im Referenzmessgerät zuverlässig unterbunden.
Vorteilhafterweise bildet die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware einen Bestandteil des Referenzmessgerätes, vorzugsweise eines Labormessgerätes, wobei das Referenzmessgerät zur Durchführung des Abgleichs mit dem Messgerät kommuniziert.
Durch die Implementierung der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware in dem an sich vorhandenen Referenzmessgerät wird der Hardwareaufwand für die Durchführung des Verfahrens reduziert. Auf einen zusätzlichen Computer oder eine zusätzliche Recheneinheit kann somit verzichtet werden.
Alternativ bildet die zentrale Datenertassungs- und -verarbeitungssoftware einen Bestandteil eines Personalcomputers oder eines Prozessleitrechners, wobei der Personalcomputer oder der Prozessleitrechner mit dem Messgerät kommuniziert. Auch hier werden an sich vorhandene und für die Prozessanalysetechnik notwendige Bauteile genutzt, um die zentrale Datenertassungs- und -verarbeitungssoftware aufzunehmen.
Die bidirektionale Kommunikation zwischen dem Referenzmessgerät, dem Personalcomputer oder dem Prozessleitrechner mit dem Messgerät kann dabei auf vielfältigste Art erfolgen. So ist es vorstellbar, dass die Kommunikation drahtlos, insbesondere über Funk, oder elektronisch über das Internet oder über einen Datenbus erfolgt. Die Auswahl der Kommunikationsart richtet sich dabei nach dem konkret vorliegenden Prozess.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt:
1: Darstellung des Ablaufs einer zentralen Datenerfassung mit automatischer Justage des Messgerätes.
In 1 ist ein Messgerät 1 dargestellt, welches beispielsweise als Analysator ausgebildet ist. Der Analysator ist dabei in einem nasschemischen Prozess 2 angeordnet, wobei der Analysator 1 kontinuierlich Proben aus dem nasschemischen Prozess 2 entnimmt, diese mit Reagenzien mischt und anhand von Farbreaktionen Aussagen über die Zusammensetzung des nasschemischen Prozesses 2 macht. Das Messgerät 1 ist über eine Kommunikationsleitung 3 mit einem zentralen Rechner 4 verbunden, welcher eine zentrale Datenertassungs- und -verarbeitungssoftware enthält. Dieser zentrale Rechner 4 ist über eine Datenleitung 5 mit einem Labormessgerät 6 verbunden. Das Labormessgerät 5 kommuniziert mit dem Messgerät 1 über die Kommunikationsleitung 7.
Bei dem Messgerät 1 handelt es sich um ein sogenanntes Feldgerät, welches an den verschiedensten Orten des nasschemischen Prozesses 2 positioniert sein kann. Bei dem nasschemischen Prozess 2 kann es sich beispielsweise um eine räumlich ausgedehnte Abwasseranlage handeln.
Die Kommunikationsleitung 3 zwischen dem zentralen Rechner 4 und dem Messgerät 1 ist dabei bidirektional ausgestaltet. Sie übermittelt Messdaten von dem Messgerät 1 zu dem zentralen Rechner 4, während der zentrale Rechner 4 Abgleichgrößen an das Messgerät 1 sendet. Dabei wird als Kommunikationsleitung 3 ein Feldbus genutzt, welcher in der Prozessanalysetechnik als solcher weit verbreitet ist.
Zur Kalibrierung bzw. Justierung des Messgerätes 1 wird zunächst aus dem nasschemischen Prozess 2 eine Probe entnommen, die von einem Mitarbeiter zu dem Labormessgerät 6 befördert wird. Die Probeentnahme ist durch den Pfeil 8 in 1 gekennzeichnet. Anschließend werden die vom Messgerät 1 ermittelten Messwerte mit einem Zeit- und einem Messplatzstempel versehen. Mit Hilfe dieses Stempels wird der Messwert dem Messgerät 1 zugeordnet, und es ist genau ersichtlich, zu welchem Zeitpunkt dieser Messwert ermittelt wurde. Das Messgerät 1 sendet nun die mit dem Zeit- und dem Ortsstempel versehenen Messwerte aktiv an die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware, die im zentralen Rechner 4 angeordnet ist.
Im Labor werden mit dem Labormessgerät 6 Referenzmessungen anhand der Probe, die dem nasschemischen Prozess 2 entnommen wurde, durchgeführt. Die so erfolgten Referenzmessungen werden ebenfalls mit einem Zeitstempel versehen, wobei die Referenzmessungen insbesondere mit dem Zeitpunkt der Probenentnahme versehen werden. Darüber hinaus erhält die Referenzmessung eine weitere Information in Form eines Ortstempels, damit eindeutig zu identifizieren ist, in der Nähe welches Messgerätes 1 die Probe entnommen wurde. Das Labormessgerät 5 übermittelt diese Referenzmessungen über die Kommunikationsleitung 5 ebenfalls der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware im zentralen Rechner 4. Die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware im zentralen Rechner 4 ordnet nun die Referenzmessungen den Messwerten zu, welche von dem Messgerät 1 übermittelt wurden. Dabei werden die Zeit- und Messstellenstempel sowohl der Referenzmessungen als auch der Messwerte genutzt. Die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware geht dabei so vor, dass die Referenzwerte dem zeitlich am nächsten liegenden Messwert des entsprechenden Messgerätes 1 zugeordnet werden. Nach dieser Zuordnung ermittelt die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware eine Abgleichgröße zwischen den Messwerten und den Referenzwerten. Die so ermittelte Abgleichgröße wird dem Messgerät 1 über die Kommunikationsleitung 3 übersendet. Mittels dieser Abgleichgröße wird das Messgerät 1 automatisch justiert, da mit der Zustellung der Abgleichgröße gleichzeitig ein Befehl übermittelt wird, dass das Messgerät 1 die Justage der Messwerte ausführen soll.
Aufgrund des möglichen zeitlichen Versatzes zwischen der Ermittlung der Messwerte des Messgerätes 1 und der Bestimmung der Referenzmesswerte im Laborgerät 6 können bereits weitere Messwerte des Messgerätes 1 vorliegen. Auch diese Messwerte werden nachträglich aufgrund der Justage eines älteren Analysewertes automatisch korrigiert.
Vorteilhafterweise ist es aber auch denkbar, dass die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware im Laborgerät 6 implementiert ist. In diesem Fall ermittelt das Laborgerät 6 die Abgleichgröße und sendet diese über die Kommunikationsleitung 7 an das Messgerät 1.
Die Erfindung erlaubt somit ein automatisiertes Verfahren, das bei Zusammenführung von Referenz- und Messwerten eine zentralisierte Justage der Messgeräte ermöglicht, welche im Feld verbreitet angeordnet sind.

Claims

Verfahren zum Abgleich eines Messgerätes in der Prozessanalysetechnik, bei welchem das Messgerät (1) örtlich entfernt von einem Referenzmessungen ausführenden Referenzmessgerät (6) angeordnet ist, wobei Messwerte des Messgerätes (1) mit den Referenzmesswerten des Referenzmessgerätes (6) verglichen werden und aus diesem Vergleich mindestens eine Abgleichgröße für die Messwerte des Messgerätes (1) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte des Messgerätes (1) und die Referenzmesswerte des Referenzmessgerätes (6) in einer zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) zusammengeführt werden, der Abgleichwert von der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) ermittelt wird und anschließend die Abgleichgröße von der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) an das Messgerät (1) zum Abgleich der Messwerte übersendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Messwert des Messgerätes (1) mit einer ersten Information über den Standort des Messgerätes (1) und über den Zeitpunkt der Messung versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzmesswert aus einer Probe abgeleitet wird, welche am Ort (2) des Messgerätes (1), insbesondere in einem nasschemischen Prozess, entnommen wird, wobei die Probe mit einer zweiten Information über den Standort des Messgerätes (1) und dem Zeitpunkt der Probeentnahme versehen wird und der von der Probe abgeleitete Referenzmesswert ebenfalls mit dieser zweiten Information über den Standort des Messgerätes (1) und dem Zeitpunkt der Probeentnahme gekennzeichnet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) die Messwerte des Messgerätes (1) und die Referenzmesswerte des Referenzmessgerätes (6) zusammengeführt werden, wobei die Referenzmesswerte automatisch dem zeitlich am nächsten liegenden Messwert des Messgerätes (1) zugeordnet werden, wonach der Vergleich der Referenzmesswerte mit diesem zeitlich zugeordneten Messwert des Messgerätes (1) erfolgt und die Abgleichgröße ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgleich automatisch nach Übersendung der Abgleichgröße oder nach Anforderung erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten des Messgerätes (1) an die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) und/oder die Abgleichgröße direkt von der zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) an das Messgerät (1) zur Durchführung des Abgleichs der aktuell von dem Messgerät (1) ermittelten Messwerte übersendet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Messwerte des Messgerätes (1), welche zeitlich nach der Übersendung der Messwerte an die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (1) ermittelt wurden, mittels der Abgleichgröße nachträglich korrigiert werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) einen Bestandteil des Referenzmessgerätes (6), vorzugsweise eines Labormessgerätes, bildet, wobei das Referenzmessgerät (6) zur Durchführung des Abgleichs mit dem Messgerät (1) kommuniziert.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Datenerfassungs- und -verarbeitungssoftware (4) einen Bestandteil eines Personalcomputers oder eines Prozessleitrechners (4) bildet, wobei der Personalcomputer oder der Prozessleitrechner (4) mit dem Messgerät (1) kommunizieren.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation drahtlos, insbesondere über Funk, oder über das Internet oder über einen Datenbus (3) erfolgt.