DE102015107563A1

DE102015107563A1 - Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors, Computerprogrammprodukt, computerlesbarer Datenträger und Sensor

Info

Publication number: DE102015107563A1
Application number: DE102015107563.6A
Authority: DE
Inventors: Bo Ottersten; Martin FREUDENBERGER; Martin Lohmann
Original assignee: Endress & Hauser Conducta & Co Kg GmbH; Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Current assignee: Endress & Hauser Conducta & Co Kg GmbH; Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2016-11-17
Also published as: US20160334247A1; US20200011715A1; US10436617B2; US10942047B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors (1), zumindest umfassend die Schritte: Durchführen einer Werksjustierung bei der Sensorherstellung; permanentes Speichern von Justierungsdaten der Werkskalibrierung (6) auf einem Speicher (5) des Sensors (1); Ausliefern des Sensors zum Kunden; und Durchführen einer ersten Anwenderjustierung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung (7) im Speicher (5) des Sensors (1) permanent gespeichert werden, wodurch eine verbesserten Zustandsbewertung des Sensor ermöglicht wird. Die Erfindung betrifft weiter ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbarer Datenträger und einen Sensor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors, ein Computerprogrammprodukt, einen computerlesbarer Datenträger und einen Sensor.
Die vorliegende Idee betrifft insbesondere den Bereich der Prozessautomatisierung.
Digitale Sensoren der Prozessautomatisierung werden üblicherweise bei der Produktion werkskalibriert und -justiert. Im Folgenden soll diese Justierung im Werk kurz nach der Herstellung als „Werksjustierung“ bezeichnet werden. Die Justierungsdaten dieser Werksjustierung werden bei einem digitalen Sensor in einem Speicher im Sensor dauerhaft gespeichert, und können bei späteren Kalibrierungen und Justierungen vom Anwender nicht überschrieben werden. Als „digitaler Sensor“ soll ein Sensor mit gewisser Intelligenz, also mit einem Mikrocontroller und einem Speicher verstanden werden. Die Anmelderin verkauft digitale Sensoren unter dem Namen „Memosens“.
Unter dem Kalibrieren versteht man dabei üblicherweise das Feststellen einer Abweichung des von dem Sensor gemessenen Messwerts von einem Vergleichsnormal. Unter dem Justieren versteht man das Einstellen oder Abgleichen des Sensors, um so aktuelle Abweichungen so weit zu beseitigen, wie es für die vorgesehene Anwendung erforderlich ist. Dies soll im Folgenden kurz erläutert werden.
Sensoren weichen aufgrund von Alterung durch den Einfluss äußerer, den Sensor belastenden, Bedingungen wie auch aufgrund innerer Veränderungen mit der Zeit immer stärker vom Idealverhalten ab. Diese Abweichung vom Idealverhalten resultiert in einer Verschiebung der Messketten-Kennlinie. Vorteilhafterweise ist es daher gängige Praxis, von Zeit zu Zeit eine Korrektur zur Kompensation der Abweichung durchzuführen. Ganz üblich ist dies bei elektrochemischen Sensoren wie pH-Elektroden, ionenselektiven Elektroden, Sauerstoffsensoren, insbesondere Gelöstsauerstoffsensoren, und auch bei Leitfähigkeitssensoren. Eine solche Korrektur, bei der der Anzeigewert des Sensors an den wahren Wert der Messgröße angeglichen wird, wird als Justierung bezeichnet.
Der Anwender führt Kalibrierungen und Justierungen bei sich selbst durch. Im Folgenden soll diese Justierung beim Anwender als „Anwenderjustierung“ bezeichnet werden. Die Justierungsdaten dieser Anwenderjustierung werden ebenfalls in einem Speicher im Sensor gespeichert. Dieser Speicherplatz ist begrenzt und es kann nur eine gewisse Anzahl an Justierungsdaten gespeichert werden. Je nach Art und Hersteller des Sensors variiert diese Zahl, übliche Werte gehen von 2 bis 10. Üblicherweise wird ein FIFO-Speicher (First In – First Out (englisch: der Reihe nach) verwendet. Ist der Speicher voll, überschreiben nachfolgende Justierungsdaten jeweils die zeitlich ältesten gespeicherten Daten.
Der Speicher mit der Historie der Justierungsdaten steht für eine Zustandsbewertung des Sensors zur Verfügung. So kann anhand mehrerer gespeicherter Justierungsdaten eine Drift oder ein auffälliges Sensorverhalten erkannt werden, und eine Aussage über den Zustand des Sensors getroffen werden. Eine Zustandsbewertung mit den Justierungsdaten im Speicher bezieht sich also auf die Zeitspanne der letzten verfügbaren Justierungen und auf den Vergleich zur Werksjustierung. Änderungen des Sensors seit dem Beginn seines Einsatzes können so nicht vollständig berücksichtigt werden. Das hat einen negativen Einfluss auf die Zustandsbewertung des Sensors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Zustandsbewertung des Sensors zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors, zumindest umfassend die Schritte: Durchführen einer Werksjustierung bei der Sensorherstellung; permanentes Speichern von Justierungsdaten der Werkskalibrierung auf einem Speicher des Sensors; Ausliefern des Sensors zum Kunden; und Durchführen einer ersten Anwenderjustierung. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung im Speicher des Sensors permanent gespeichert werden.
Als „erste Anwenderjustierung“ soll hierbei die nach Transport und Lagerung zeitlich erste Justierung gemeint sein. Häufig erfolgt diese unmittelbar vor dem ersten Einsatz des Sensors.
Häufig vergeht zwischen Werksjustierung und der ersten Anwenderjustierung einige Zeit. Die Lagerung des Sensors erfolgt häufig nicht unter gleichbleibenden Temperatur- oder Luftfeuchtigkeitsbedingungen. Somit ist die erste Anwenderjustierung nicht gleich der Werksjustierung.
Zudem werden vom Anwender in der Regel andere Normale für die Justierung verwendet. Außerdem hat jeder Anwender sein eigenes Verfahren (z.B. bezüglich der Zeitdauer der Kalibrierung/Justierung, des Abspülens, Abtrocknen etc.), das von dem Verfahren der Werksjustierung abweicht.
Wie erwähnt sollen zusätzlich zu den Justierungsdaten der Werksjustierung erfindungsgemäß auch die Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung dauerhaft im Sensor gespeichert werden, ohne dass diese durch spätere Justierungen überschrieben werden.
Um eine Veränderung des Sensors während seines Prozesseinsatzes zu sehen, sind die Daten der ersten Anwenderjustierung notwendig, weil diese zu Beginn seines Prozesseinsatzes gemacht wurde, also zeitlich nach Transport und Lagerung. Außerdem wird diese Justierung unter den Umgebungsbedingungen beim Anwender und mit den Referenzlösungen des Anwenders durchgeführt. Spätere Justierungen beim Anwender überschreiben nach dem Stand der Technik aber die Daten der ersten Anwenderjustierung. Deswegen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen die Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung permanent im Speicher des Sensors zu speichern. Diese Daten können vom Anwender nicht gelöscht werden.
Bevorzugt ist bei der ersten Justierung vom Anwender eine Interaktion zur Bestätigung nötig, damit die aktuelle Justierung als erste Anwenderjustierung dauerhaft und permanent gespeichert wird. Für den Fall, dass die Justierung fehlerhaft durchgeführt wurde, hat der Anwender die Möglichkeit, diese zu wiederholen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung können zusätzlich zu den permanent gespeicherten Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung zusätzliche Justierungsdaten gespeichert werden, die jeweils durch spätere Justierungsdaten überschrieben werden. Diese zusätzlichen, zeitlich späteren Justierungsdaten werden etwa in einem FIFO-Speicher gespeichert.
Bevorzugt wird anhand der Justierungsdaten der Werksjustierung eine Zustandsbewertung des Sensors durchgeführt.
Für eine genauere Zustandsbewertung wird in einer vorteilhaften Ausführungsform anhand der Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung die Zustandsbewertung des Sensors durchgeführt.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, das so angepasst ist, dass es die Schritte des Speicherns und/oder der Zustandsbewertung aus einem wie oben stehen beschriebenen Verfahren ausführt. Das Computerprogrammprodukt ist so ausgestaltet, dass es die Justierungsdaten der Werksjustierung und der ersten Anwenderjustierung permanent auf einem computerlesbaren Datenträger, insbesondere einem Speicher, permanent speichert und diese auch später vom Anwender nicht überschrieben werden können. Weitere, zeitlich spätere Justierungsdaten können in begrenzter Anzahl ebenfalls auf dem computerlesbaren Datenträger gespeichert werden, wobei bei vollem Speicher die zeitlich frühesten Justierungsdaten überschrieben werden, allerdings nicht die Justierungsdaten der Werksjustierung und der ersten Anwenderjustierung.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch einen computerlesbaren Datenträger, der das Computerprogrammprodukt wie oben stehend beschrieben umfasst. Bei dem computerlesbaren Datenträger handelt es sich etwa um einen Speicher.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch einen Sensor, umfassend einen computerlesbaren Datenträger wie oben stehend beschrieben. Bei dem Sensor handelt es sich etwa um einen pH-Sensor.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Sensor eine induktive Schnittstelle zum Übertragen zumindest der Justierungsdaten der Werksjustierung und/oder der ersten Anwenderjustierung an eine übergeordnete Einheit. Bei der übergeordneten Einheit handelt es sich etwa um einen Messumformer oder einen mit dem Sensor verbundenen Computer, auf dem eine entsprechende Software läuft.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figur näherer erläutert. Es zeigt die einzige Figur einen erfindungsgemäßen Sensor samt symbolischer Darstellung des Speichers.
Die vorliegende Idee betrifft insbesondere den Bereich der Prozessautomatisierung und soll ohne Einschränkung der Allgemeinheit anhand eines pH-Sensors 1 erläutert werden.
Alternativ handelt es sich bei dem Sensor 1 um ein Redoxpotential-, auch ISFET-, Temperatur-, Leitfähigkeit-, Druck-, Sauerstoff-, insbesondere gelöster Sauerstoff-, oder Kohlenstoffdioxidsensor; um einen ionenselektiven Sensor; um einen optischen Sensor, insbesondere einen Trübungssensor, einen Sensor zur optischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration, oder einen Sensor zur Bestimmung der Anzahl von Zellen und Zellstrukturen; um einen Sensor zur Überwachung bestimmter organischer oder metallischer Verbindungen; um einen Sensor zur Bestimmung einer Konzentration einer chemischen Substanz, beispielsweise eines bestimmten Elements oder einer bestimmten Verbindung; oder um einen Biosensor, z.B. einen Glukosesensor.
Der Sensor 1 umfasst eine induktive Schnittstelle 2 zum Übertragen zumindest der Justierungsdaten der Werksjustierung 6 und/oder der ersten Anwenderjustierung 7 an eine übergeordnete Einheit 3. Bei der übergeordneten Einheit 3 handelt es sich etwa um einen Messumformer oder eine Leitstelle. Alternativ handelt es sich bei der übergeordneten Einheit 3 um einen mit dem Sensor 1 verbundenen Computer, auf dem eine Software zum Auslesen, Kalibrieren, Justieren etc. des Sensors 1 läuft. Auch kann mittels der übergeordneten Einheit 3, als insbesondere mit dem Messumformer oder dem angeschlossenen Computer eine Zustandsbewertung (siehe unten) durchgeführt werden.
Der Sensor 1 wird direkt nach der Produktion werkskalibriert und -justiert. Die Justierungsdaten der Werksjustierung 6 werden permanent in einen Speicher 5 gespeichert. Der Speicher 5 ist Teil eines Datenträgers 4, der wiederum Teil einer intelligenten Einheit, etwa eines Mikrocontrollers, sein kann. Der permanente Speicher 5 ist integraler Teil des Sensors 1.
Die vorliegende Idee beschreibt einen geänderten Ablauf des Datenhandlings, wann welche Daten gespeichert und überschrieben werden.
Nach Auslieferung des Sensors 1 wird dieser gleich oder nach einiger Zeit, aber vor der Benutzung durch den Anwender vom Anwender selbst erstmalig kalibriert. Die Daten dieser ersten Anwenderjustierung 7 werden ebenfalls im Speicher 5 permanent gespeichert. Diese Daten können vom Anwender nicht gelöscht werden. Bei der ersten Justierung vom Anwender ist eine Interaktion zur Bestätigung benötigt, das die aktuelle Justierung als erste Anwenderjustierung 7 dauerhaft speichert. Für den Fall, dass die Justierung fehlerhaft durchgeführt wurde, hat der Anwender die Möglichkeit, diese zu wiederholen.
Jede weitere Justierung 8.1, 8.2, 8.n durch den Anwender wird in einem weiteren Speicher 9 abgespeichert. Die Justierungsdaten der weiteren Justierungen 8.1, 8.2, 8.n werden nicht permanent gespeichert. Der Speicher 9 ist als FIFO-Speicher ausgelegt, d.h. die älteste Justierung wird zuerst gelöscht. Auch der Speicher 9 ist Teil eines Datenträgers 4, der wiederum Teil einer intelligenten Einheit, etwa eines Mikrocontrollers, sein kann. Der Speicher 9 ist integraler Teil des Sensors 1. Speicher 9 und permanente Speicher 5 können als zumindest zwei separate Speicher ausgestaltet sein. Alternativ kann ein einziger Speicher verwendet werden. Mittels Software wird gesteuert, dass ein Speicherbereich als „permanent“, ein weiterer als „FIFO“ ausgestaltet ist.
Eine Zustandsbewertung des Sensors 1 ist unabhängig vom Einsatzort des Sensors 1 möglich, z.B. im Labor. Erst durch die dauerhafte Speicherung der ersten Anwenderjustierung 7 im Sensor 1 hat der Anwender den Vorteil der verbesserten Zustandsbewertung, unabhängig davon, wo die Justierung oder die Zustandsbewertung durchgeführt wird, also im Labor oder prozessnah.
Eine Zustandsbewertung soll als Vergleich eines momentanen Zustandes des Sensors mit einem früheren Zustand angesehen werden. Als früherer Zustand kommt hier entweder die Werksjustierung 6 und/oder die erste Anwenderjustierung 7 in Frage.
Im Falle eines pH-Sensors kann der Zustand zumindest eine der Eigenschaften Nullpunkt, Steilheit, Empfindlichkeit, Sensitivität, Reaktionsgeschwindigkeit, Glaseigenschaften oder andere enthalten. Der aktuelle Zustand eines Sensors 1 kann zur Bestimmung einer Messgüte, einer Ausfallwahrscheinlichkeit oder zur Vorhersage einer Restbetriebsdauer, d.h. einer verbleibenden Zeit bis zu einer erforderlichen Wartungsmaßnahme oder bis zum erforderlichen Austausch des Sensors 1, herangezogen werden.
Bezugszeichenliste

1: Sensor
2: induktive Schnittstelle
3: übergeordnete Einheit
4: Datenträger
5: permanenter Speicher
6: Justierungsdaten Werksjustierung
7: Justierungsdaten erste Anwenderjustierung
8.1: weitere Justierung
8.2: weitere Justierung
8.n: weitere Justierung
9: FIFO-Speicher

Claims

Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors (1), zumindest umfassend die Schritte: – Durchführen einer Werksjustierung bei der Sensorherstellung, – permanentes Speichern von Justierungsdaten der Werkskalibrierung (6) auf einem Speicher (5) des Sensors (1), – Ausliefern des Sensors zum Kunden, und – Durchführen einer ersten Anwenderjustierung, dadurch gekennzeichnet, dass Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung (7) im Speicher (5) des Sensors (1) permanent gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für die erste Anwenderjustierung (7) eine Interaktion eines Anwenders zur Bestätigung nötig ist, damit die aktuelle Justierung als erste Anwenderjustierung (7) permanent gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zusätzlich zu den permanent gespeicherten ersten Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung (7) zusätzliche Justierungsdaten (8.1, 8.2, 8.n) gespeichert werden, die jeweils durch spätere Justierungsdaten (8.1, 8.2, 8.n) überschrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei anhand der Justierungsdaten der Werksjustierung (6) eine Zustandsbewertung des Sensors (1) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei anhand der Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung (7) eine Zustandsbewertung des Sensors (1) durchgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, das so angepasst ist, dass es die Schritte des Speicherns und/oder der Zustandsbewertung aus einem Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführt.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 6, wobei das Computerprogrammprodukt so angepasst ist, dass zusätzlich zu den permanent gespeicherten ersten Justierungsdaten der ersten Anwenderjustierung (7) zusätzliche Justierungsdaten (8.1, 8.2, 8.n) gespeichert werden, die jeweils durch spätere Justierungsdaten (8.1, 8.2, 8.n) überschrieben werden.
Computerlesbarer Datenträger (4), der das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 6 oder 7 umfasst.
Sensor (1), umfassend einen computerlesbaren Datenträger (4) nach Anspruch 8.
Sensor (1) nach Anspruch 9, umfassend eine induktive Schnittstelle (2) zum Übertragen zumindest der Justierungsdaten der Werksjustierung (6) und/oder der ersten Anwenderjustierung (7) an eine übergeordnete Einheit (3).