-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überprüfen eines Messgerätes, die Verwendung des Verfahrens, eine Feldbuszugriffseinheit und eine Anordnung umfassend ein Messgerät, ein Referenzmessgerät, eine Auswerteeinheit und eine Feldbuszugriffseinheit.
-
Für gewöhnlich müssen Messgeräte für den ordnungsgemäßen Betrieb und die richtige und genaue Umwandlung des Signals kalibriert oder regelmäßig überprüft werden.
-
Die Veröffentlichung
US 7117122 offenbart zu diesem Zweck eine Vorrichtung zur Diagnose eines Feldbusses mittels eines Feldbus-Kommunikators. Der Feldbus-Kommunikator kann mit zwei verschiedenen Feldbus-Protokollen betrieben werden. Dadurch wird ein Signal mit bekanntem Messwert in den Eingang eines Messgerätes eingespeist, und am Ausgang der Vorrichtung wird das eingespeiste Signal zurückgelesen. Durch Vergleich dieser beiden Signale kann bestätigt werden, ob der Sender korrekt arbeitet, d.h. ob das Messgerät das eingespeiste Signal korrekt wandelt. Hierbei handelt es sich aber nur um ein softwäremäßiges Kalibrieren, welches nicht tatsächlich die Funktion eines Messaufnehmers des Messgerätes überprüft.
-
Aus dem Stand der Technik ist aus der Veröffentlichung
WO 2013117818 A1 ein ähnlich zur
US 7117122 funktionierender Kalibrator bekannt geworden.
-
Aus der Patentanmeldung
DE 102013105412 ist zudem eine Kalibrieranlage umfassend einen offenen Fluidkreislauf und einen geschlossenen Fluidkreislauf bekannt geworden. Zu diesem Zweck wird dort ein zu überprüfendes Messgerät in die Kalibriereinlage eingebaut. In der Kalibrieranlage befindet sich zumindest ein Referenzmessgerät welches demselben Prozessmedium, vorzugsweise auch zu denselben Prozessbedingungen, ausgesetzt ist. Im Fall eines Durchflussmessgerätes wird somit sowohl das zu überprüfende Messgerät als auch das Referenzmessgerät von derselben Durchflussmenge durchflossen. Die von den Messgeräten ausgegebenen Messwerte können verglichen werden und somit eine Aussage über die Funktion des Messgerätes getroffen werden. Dafür ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die bspw. die Durchflussmenge bspw. durch Steuerung von Pumpen, einstellt und/oder die von dem Messgerät und dem Referenzmessgerät ausgegebenen Messwerte miteinander vergleicht.
-
Derartige Kalibrieranlagen haben aber den Nachteil, dass das Messgerät, das überprüft werden soll, aus der Anlage, in der das Feldgerät eingesetzt wird, ausgebaut werden muss und/oder dass das Messgerät, das überprüft werden soll, von dem Feldbussystem zur Steuerung der Anlage getrennt werden muss und mit der Auswerteeinheit verbunden werden muss. Dabei ist es erforderlich die die Kommunikation betreffenden Einstellungen des Messgerätes von denjenigen zur Steuerung der Anlage hin zu denjenigen, die von der Auswerteeinheit zur Steuerung der Kalibrieranlage verwendet werden, zu ändern. Dadurch steigt aber nicht nur der zur Kalibrierung erforderliche Aufwand, sondern es ergeben sich zusätzliche Fehlerquellen bei der Einstellung des Messgerätes.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfachere und sicherere Möglichkeit zur Überprüfung eines Messgerätes vorzuschlagen.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Verfahren zum Überprüfen eines Messgerätes, die Verwendung des Verfahrens, eine Feldbuszugriffseinheit und eine Anordnung umfassend ein Messgerät, ein Referenzmessgerät, eine Auswerteeinheit und eine Feldbuszugriffseinheit.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Überprüfen eines Messgerätes durch ein Referenzmessgerät gelöst, wobei das Messgerät in ein Feldbussystem in einer Anlage eingebunden ist, an welches Feldbussystem eine Feldbuszugriffseinheit angeschlossen ist, wobei während der Überprüfung des Feldgerätes das Feldgerät in dem Feldbussystem eingebunden bleibt und die während der Überprüfung von dem Feldgerät über das Feldbussystem übertragenen Messwerte vermittels der Feldbuszugriffseinheit an eine Auswerteeinheit übertragen werden, welche Auswerteeinheit in Verbindung mit dem Referenzmessgerät steht, um die Messwerte des Messgerätes mit Referenzmesswerten des Referenzmessgerätes zu vergleichen.
-
Eine Feldbuszugriffseinheit, die bspw. aus der Offenlegungsschrift
DE 102009045055 A1 bekannt geworden ist und dort als Feldbusschnittstelle bezeichnet wird, und dort zum Abrufen von Diagnosedaten eines Feldgerätes von dem übergeordneten Bussystem her dient, ist in der Kommunikationsarchitektur einer verfahrenstechnischen Anlage hierarchisch meist parallel zu einem Steuerungssystem angeordnet. Das Steuerungssystem dient dabei zur Steuerung der in einer Anlage ablaufenden Prozesse.
-
In der Regel sind Messgeräte in modernen Anlagen der Prozessautomatisierungstechnik über einen Feldbus (wie bspw. Profibus, Foundation Fieldbus, etc.) miteinander verbunden. Die Messgeräte sind dabei auch mit übergeordneten Einheiten (bspw. einem Leitsystem oder einer Steuereinheit) verbunden, welche übergeordneten Einheiten ebenfalls oftmals durch ein dem Feldbus übergeordnetes Bussystem, miteinander verbunden sind. Diese übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
-
Insbesondere der Datenaustausch des Messgerätes über den Feldbus erfolgt dabei gemäß einem Protokoll (Profibus DP, Profibus PA, Foundation Fieldbus usw.), welches über eine Vielzahl von individuellen Parametereinstellungen bspw. betreffend die Adressierung der einzelnen Stationen am Feldbus, die Regelung des Zugriffs auf das Messgerät usw. verfügt. Daten, die Messwerte und Parametereinstellungen enthalten, werden dabei in Form von Telegrammen gemäß dem verwendeten Protokoll über den Feldbus übertragen.
-
Die Feldbuszugriffseinheit kann bspw. physikalisch mit dem Feldbus verbunden werden. Über die Verbindung kann dann ein Datenaustausch auf dem Feldbus von der Feldbuszugriffseinheit abgehört werden. Die Daten, die bei den gängigen verwendeten Protokollen in Form von Telegrammen ausgetauscht werden, können Messwerte als auch verschiedenste Parameter und/oder Parameterwerte sein, die zur Steuerung und/oder Regelung und/oder Beobachtung des in der Anlage ablaufenden Prozesses dienen.
-
Die von dem Messgerät während der Überprüfung erzeugten Messwerte werden auch während der Überprüfung über den Feldbus, an den auch die Steuereinheit zur Steuerung des in der Anlage ablaufenden Prozesses dient übertragen. Das Messgerät überträgt zu diesem Zeitpunkt die Messwerte, die von einem zur Überprüfung verwendeten Messstoff erzeugt werden. Die Steuereinheit fragt diese Messwerte entsprechend einem vorgegebenen Zeitplan über den Feldbus ab. Um diese Messwerte mit denen des Referenzgerätes zu vergleichen, welches Referenzmessgerät zur Erfassung der gleichen Prozessgröße des Messstoffs dient, wie das Messgerät das geprüft wird, ist eine Auswerteeinheit vorgesehen. Das Messgerät ist über den Feldbus und die Feldbuszugriffseinheit, die ihrerseits mit dem Feldbus und der Auswerteeinheit verbunden ist, mit der Auswerteeinheit verbunden. Die Feldbuszugriffseinheit ist dabei so konfiguriert, dass sie die von dem zu überprüfenden Messgerät erfassten Messwerte an die Auswerteeinheit weitergibt.
-
In einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Messwerte während der Überprüfung des Messgerätes im zyklischen Datenverkehr über das Feldbussystem übertragen. Dies bedeutet, dass zumindest zwei Teilnehmer des Feldbusses Prozessdaten, wie bspw. Messwerte entsprechend einem festgelegten Nachrichtenzyklus austauschen. Die hat insbesondere gegenüber dem azyklischen Datenaustausch den Vorteil, dass Messwerte von dem Messgerät schneller und zuverlässiger abgerufen werden können.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden vermittels der Feldbuszugriffseinheit während der Überprüfung des Messgerätes die über das Feldbussystem übertragenen Messwerte erfasst. Die Feldbuszugriffseinheit ist bspw. derart konfiguriert, dass nur die Messwerte des Messgerätes bzw. des Feldbusteilnehmers erfasst und/oder weitergeleitet werden, das überprüft werden soll, während die restlichen über den Feldbus übertragenen Daten verworfen werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein von dem Messgerät aufgenommenes Messsignal in einen Messwert umgeformt, und dieser Messwert wird über das Feldbussystem übertragen. Das Messsignal entspricht dabei der Messgröße bzw. Prozessgröße des Messstoffs der zur Kalibrierung verwendet wird. Im Fall eines Durchflussmessgerätes ist dies bspw. die Durchflussmenge des Messstoffs. Das Referenzmessgerät misst bzw. dient ebenfalls zur Bestimmung der Durchflussmenge. Bei dem Referenzmessgerät kann es sich in einem solchen Fall bspw. ebenfalls um ein Durchflussmessgerät oder aber auch um eine Waage handeln, vermittels welcher Waage die Durchflussmenge bestimmt wird.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der über das Feldbussystem übertragene Messwert des Messgerätes vermittels eines ersten Funktionsblocks, der zur Verarbeitung des Messsignals dient (TB), und eines zweiten Funktionsblocks (AI), der zu dient, das vom ersten Funktionsblock verarbeitete Messsignal weiterzuverarbeiten, erzeugt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Messgerät auch während des Einsatzes in der Anlage einen korrekten Messwert ausgibt. Denn heutzutage werden bspw. gem. dem Foundation Fieldbus Protokoll mehrere Funktionsblöcke verwendet, um ein Messsignal in einen Messwert aufzubereiten. Während einer herkömmlichen Kalibrierung wird aber unter Umständen nur ein erster Funktionsblock verwendet um ein Messsignal das vermittels eines Messaufnehmers des Messgerätes erfasst wurde an eine Auswerteeinheit zu übermitteln, während im Messbetrieb zur Überwachung und/oder Steuerung einer Anlage ein weitere Funktionsblock hinzukommt der ebenfalls zur Erzeugung des Messwertes dient. Dieser zweite Funktionsblock enthält bspw. eine Linearisiserungskurve o.ä.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens verbleibt das Messgerät während der Überprüfung in einer Kommunikationsverbindung über das Feldbussystem mit einer Steuereinheit der Anlage, in welcher das Messgerät installiert ist. Bspw. kann ein Rohrleitungssystem vor und hinter dem Messgerät geöffnet werden, sodass der Messstoff, der zur Überprüfung verwendet wird vor dem Messgerät in die Rohrleitung eingeführt wird, das Messgerät durchläuft und hinter dem Messgerät wieder austritt bzw. dem Referenzmessgerät zugeführt wird.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Messgerät zur Überprüfung aus der Anlage ausgebaut, verbleibt jedoch weiterhin in einer Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit, insbesondere ohne dass die Kommunikationsverbindung über das Feldbussystem unterbrochen wird. Bspw. kann also die vorhandene Verkabelung an dem Feldgerät verbleiben, während es ausgebaut und in eine Kalibrieranlage wie bspw. einen Messstoffkreislauf eingebaut wird.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Messgerät während der Überprüfung mit dem gleichen Kommunikationsablaufplan (link schedule) betrieben, wie während eines vorherigen und/oder nachfolgenden Betriebs in einer Anlage, durch welchen Kommunikationsablaufplan das Kommunikationsverhalten des Messgerätes bestimmt. Das Messgerät wird also mit dem gleichen Kommunikationsablaufplan betrieben, wie während des Messbetriebs in der Anlage.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein von dem Messgerät erzeugter Messwert während der Überprüfung gem. dem Kommunikationsablaufplan (deterministisch) zur Verfügung stellt, insbesondere über das Feldbussystem übertragen und dieser Messwert in der Auswerteeinheit zum Vergleich mit dem Referenzgerät herangezogen.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest ein Identifikationsdatum des Messgerätes während der Überprüfung, vorzugsweise automatisch mit Referenzdaten der Kalibrier- und Auswerteeinheit verglichen, bspw. um Fehler zu vermeiden.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist die Feldbuszugriffseinheit einerseits mit dem Feldbussystem und andererseits mit der Auswerteeinheit, bspw. über eine Ethernet-Verbindung, verbunden. Bei der Verbindung zw. Feldbuszugriffseinheit und der Auswerteeinheit kann es sich also um eine Ethernet-Verbindung handeln.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist das Referenzgerät und/oder die Auswerteeinheit Teil einer Kalibriereinrichtung. Das Referenzgerät kann Teil einer mobilen Kalibrieranlage sein, die in die Nähe des Messgerätes das Kalibriert werden soll, gebracht werden kann. Die Kalibrieranlage kann zudem bspw. einen Fluidkreislauf, ein Fluidreservoir und/oder die Auswerteeinheit umfassen.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist das Referenzgerät nicht mit dem Feldbussystem, mit dem das Messgerät verbunden ist, verbunden. D.h. das Referenzmessgerät ist nicht Teilnehmer des Feldbusses an welchem das Messgerät angeschlossen ist. Vielmehr ist die Feldbuszugriffseinheit mit dem Feldbus verbunden und auch Teilnehmer des Feldbusses.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem Messgerät um ein Durchflussmessgerät.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird vermittels der Auswerteeinheit ein Protokoll der Überprüfung des Messgerätes erstellt.
-
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens dient sowohl das Messgerät als auch das Referenzmessgerät zur Erfassung einer Prozessgröße eines Messstoffs. Bei dem Messstoff handelt es sich bspw. um einen zur Kalibrierung verwendeten Messstoff, bspw. eine bestimmte Menge an Wasser.
-
Hinsichtlich der Verwendung wird die Aufgabe durch die Verwendung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche zur Kalibrierung, Justierung, Validierung oder Eichung des Messgerätes gelöst.
-
Hinsichtlich der Feldbuszugriffseinheit wird die Aufgabe durch eine Feldbuszugriffseinheit zur Verwendung in dem Verfahren nach einem der vorherigen Ausführungsformen gelöst. Die Feldbuszugriffseinheit weist zu diesem Zweck eine entsprechende Konfiguration auf, in welcher Daten eines Feldbusteilnehmers an eine Auswerteeinheit zum Vergleich von Messwerten mit denen eines Referenzmessgerätes weitergeleitet werden.
-
Hinsichtlich der Anordnung wird die Aufgabe durch eine Anordnung umfassend ein Messgerät, ein Referenzmessgerät, eine Auswerteeinheit und eine Feldbuszugriffseinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorherigen Ausführungsformen gelöst.
-
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung, mit einem zu überprüfenden Messgerät, einer ersten und einer zweiten Feldbuszugriffseinheit, sowie einer Kalibrieranlage,
-
2: eine weitere schematische Darstellung der einer Ausführungsform der vorgeschalgenen Erfindung
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Feldbusses F1 an den ein Messgerät FG angeschlossen ist. Das Messgerät FG ist dabei bspw. Teil eines verteilten Steuerungs- und/oder Kontrollsystems, zu Englisch: DCS. Es ist auch eine zentrale Steuereinheit D1, die bspw. Visualisierungs- und/oder Bedienmittel aufweist, vorgesehen.
-
Um das Messgerät FG zu kalibrieren oder anderweitig zu überprüfen, war es bislang erforderlich das Messgerät FG aus der Anlage A auszubauen und in eine Kalibrieranlage K einzubauen. Alternativ ist es auch bekannt geworden einen Einfluss und einen Ausfluss vor bzw. hinter dem Messgerät FG vorzusehen, so dass diese an seinem Einbauort in der Anlage A verbleiben kann.
-
Anschließend wird ein Messstoff F verwendet, um eine Prozessgröße des Messstoffs F vermittels des Messgerätes FG und eines Referenzmessgerätes RG zu ermitteln.
-
Gem. einer Ausführungsform der Erfindung wird nun aber das Messgerät FG nicht mehr vom Feldbus F1 getrennt, um es mit der Auswerteeinheit X, die zum Vergleichen der vermittels der Messgerätes FG und des Referenzmessgerätes RG ermittelten Messwerte dient, zu verbinden. Vielmehr wird eine Feldbuszugriffseinheit G1 bzw. G2, auch als Gateway bezeichnet, verwendet, die an den Feldbus F1, an den das Messgerät FG angeschlossen ist, an den Feldbus F1 angeschlossen und auch mit der Auswerteeinheit X verbunden.
-
Die von dem Messgerät FG während der Kalibrierung ermittelten und über den Feldbus F1 übertragenen Messwerte werden dann vermittels der Feldbuszugriffseinheit G1 bzw. G2 erfasst und an die Auswerteeinheit X weitergeleitet.
-
Zur Kalibrierung kann das Messgerät FG in der Anlage A eingebaut verbleiben oder in eine Kalibrieranlage eingebaut werden, wobei die Feldbusverbindung des Messgerätes FG jedoch nicht getrennt wird.
-
Die Feldbuszugriffseinheit G1 bzw. G2 kann gem. einer ersten Ausführungsform bereits in der Anlage A eingebaut sein und zu Überprüfungszwecken mit der Auswerteeinheit X verbunden werden. Andererseits kann die Auswerteeinheit X auch Teil der Kalibrieranlage K sein und zu Überprüfungszwecken mit dem Feldbus F1 verbunden werden.
-
Ist die Feldbuszugriffseinheit G1 ständig mit dem Feldbus F1 der Anlage verbunden, kann die Feldbuszugriffseinheit G1 nicht nur mit einem ersten Feldbus F1 verbunden sein, sondern auch mit wenigstens einem weiteren Feldbus F2, F3, F4. Somit können auf einfache Weise auch an diesen weiteren Feldbussen F2–F4 angeschlossene Messgeräte, wie vorgeschlagen, kalibriert werden. Die Feldbusse F2, F3, F4 können bspw. jeweils eine eigene Steuereinheit D2–D4 aufweisen, also sowohl physikalisch als auch logisch unabhängig voneinander sein.
-
Die Auswerteeinheit X kann dabei Teil der Kalibrieranlage, wie in 1 gezeigt, sein und braucht nur noch mit der einen Feldbuszugriffseinheit G1 die an den Feldbus F1 bzw. die Feldbusse F1–F4 angeschlossen ist, bspw. über eine Ethernet-Verbindung ET verbunden werden.
-
Alternativ kann die Feldbuszugriffseinheit G2 auch an der Kalibrieranlage K angeordnet sein und dann mit dem Feldbus F1 an dem das Messgerät FG, das es zu überprüfen gilt, angeschlossen ist, verbunden werden. Diese Feldbuszugriffseinheit G2 kann dann alternativ auch an wenigstens einen anderen der weiteren Feldbusse F2–F4 angeschlossen werden.
-
Durch die Feldbuszugriffseinheit G2 wird also eine Verbindung zwischen der Auswerteeinheit X und dem Messgerät FG, das überprüft werden soll, hergestellt werden. Dabei kommuniziert das Messgerät FG jedoch nicht direkt mit der Feldbuszugriffseinheit G1 bzw. G2, sondern entsprechend einem auch sonst in der Anlage A verwendeten Kommunikationsablaufplan mit der Steuereinheit D1 und/oder anderen an dem Feldbus F1 angeschlossenen Messgeräten, nicht gezeigt. Die Feldbuszugriffseinheit G1 bzw. G2 dient bspw. zumindest während der Kalibrierung zum Mithören der von dem Messgerät FG über den Feldbus F1 übertragenen Messwerte.
-
Diese Messwerte können dann zum Vergleich mit den vom Referenzmessgerät RG erzeugten Messwerten verwendet werden. Der Vergleich kann dann zum Kalibrieren, Validieren, Justieren des Messgerätes verwendet werden.
-
Die Kalibrieranlage K kann ein oder auch mehrere Referenzmessgerät(e) umfassen, die in einen Kalibrierkreislauf, der von einem Messstoff F durchlaufen wird, eingebaut sind. Der Messstoff F kann bspw. vermittels einer Pumpe P aus einem Reservoir R in dem sich der Messstoff F befindet, befördert werden. Zur Steuerung der Kalibrieranlage K kann ebenfalls eine Steuereinheit S verwendet werden, die in der Kalibrieranlage K installiert ist und die bspw. mit der Pumpe P verbunden ist. Zudem kann die Kalibrieranlage K die Auswerteeinheit X umfassen, die mit dem Referenzmessgerät RG verbunden ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 7117122 [0003, 0004]
- WO 2013117818 A1 [0004]
- DE 102013105412 [0005]
- DE 102009045055 A1 [0010]
