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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Betreiben einer energierelevanten Messstelle, eine übergeordnete Einheit für eine Automatisierungsanlage, eine Gerätebeschreibung sowie ein Feldgerät.
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In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Feldgeräte bzw. Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmess-geräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen in Form einer Prozessgröße liefern. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Stromzähler, Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
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In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über Bussysteme (Profibus®, Foundation® Fieldbus, HART®, EtherNet/IP, etc.) mit übergeordneten Einheiten verbunden. Normalerweise handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um Leitsysteme bzw. Steuereinheiten, wie beispielsweise SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) oder DCS (Distributed Control System). Derartige übergeordnete Einheiten dienen unter anderem zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte.
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Darüber hinaus kommen vermehrt so genannte Energiemanagementsystem (kurz: EMS) zum Einsatz mit deren Hilfe an spezifischen Messstellen in einer Automatisierungsanlage energierelevante Informationen bzw. Energieverbrauchsdaten systematisch erfasst und protokolliert werden. Hierfür bedarf es der Installation von entsprechenden Feldgeräten, d.h. energierelevanten Feldgeräten auf Feldebene sowie deren Aufschaltung in einem solchen Energiemanagementsystem.
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Momentan müssen alle energierelevanten Messstellen mit den entsprechenden Feldgeräten manuell in das Energiemanagementsystem eingetragen werden. Neben dem Eintragen, ist auch die Identifikation dieser Messstelle mit großem manuellem Aufwand verbunden und birgt zusätzlich das Risiko, dass bestimmte Feldgeräte vergessen werden. Auch bei einem Austausch des Feldgerätes, muss das Energiemanagementsystem entsprechend angepasst bzw. verändert werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit vorzuschlagen, dass Einbinden eines Feldgerätes in eine energierelevante Messstelle zu erleichtern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren, eine übergeordnete Einheit, eine Gerätebeschreibung und ein Feldgerät mit einer solchen Gerätebeschreibung.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer energierelevanten Messstelle einer Automatisierungsanlage gelöst, wobei an der Messstelle von mindestens einem Feldgerät Werte von zumindest einer Prozessgröße ermittelt werden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Einbringen des Feldgerätes in die Messstelle zum Erfassen der Werte der Prozessgröße;
- – Automatisches Erkennen/Überprüfen durch eine übergeordnete Einheit, ob das eingebrachte Feldgerät zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet ist;
- – Erstellung eines Eintrages für das Feldgerät in einer Datenbank in dem Fall, dass das Feldgerät als zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet erkannt wird;
- – Übertragung der von dem Feldgerät erfassten Werte der zumindest einen Prozessgröße an die übergeordnete Einheit, sodass anhand der Werte energierelevante Informationen für die Messstelle ermittelbar sind.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einer energierelevanten Messstelle eine Messstelle verstanden, die es ermöglicht alle energierelevanten Abläufe in Bezug auf den Prozess zu ermitteln, sodass energietechnische Erzeugungs- und Verbrauchseinheiten für das zu produzierende Erzeugnis bzw. Produkt bestimmbar sind.
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Die über eine energierelevante Messstelle ermittelten energierelevanten Informationen können dann bspw. zur Identifizierung von Energieeinsparpotentialen verwendet werden. Weiterhin können diese energierelevanten Informationen zur systematischen Erfassung und/oder Protokollierung von Energieverbrauchsdaten, deren Zuordnung zu einzelnen Erzeugnissen, Anlagen und/oder Prozessen sowie um einen Soll-Ist Abgleich dieser Informationen verwendet werden. Bei den energierelevanten Informationen handelt es sich somit um Energieverbrauchsdaten in Bezug auf den Prozess, bspw. das zu produzierende Erzeugnis.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass zur automatischen Erkennung/Überprüfung auf eine Gerätebeschreibung zugegriffen wird, welche zumindest eine Angabe, insbesondere einen Index, aufweist, anhand derer bzw. dessen bewertet wird, ob das Feldgerät zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet ist. Insbesondere sieht die Ausführungsform vor, dass zur Ermittlung der energierelevanten Informationen auf weitere energierelevante Angaben in der Geräteschreibung zugegriffen wird, sodass anhand dieser weiteren energierelevanten Angaben aus der Gerätebeschreibung die energierelevanten Informationen ermittelt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die weiteren energierelevanten Angaben auch in der Datenbank hinterlegt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass ein Identifikationsmerkmal mit dem Eintrag des Feldgeräts in der Datenbank hinterlegt wird. Insbesondere sieht die Ausführungsform vor, dass als Identifikationsmerkmal eine Seriennummer oder TAG Bezeichnung hinterlegt wird.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass als Einheit ein Prozessleitsystem verwendet wird, und von einer Energiemanagementeinheit auf das Prozessleitsystem zugegriffen wird. Insbesondere sieht die Ausführungsform vor, dass über eine OPC-Verbindung von der Energiemanagementeinheit auf das Prozessleitsystem zugegriffen wird. Insbesondere kann die Ausführungsform vorsehen, dass über einen Austausch von Datensätzen Informationen in eine Energiemanagementeinheit übertragen werden.
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Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass als übergeordnete Einheit eine Energiemanagementeinheit verwendet wird.
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Hinsichtlich der übergeordneten Einheit wird die Aufgabe durch eine übergeordnete Einheit für eine Automatisierungsanlage gelöst, wobei die übergeordnete Einheit dazu ausgelegt ist, das Verfahren nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auszuführen.
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Hinsichtlich der Gerätebeschreibung wird die Aufgabe durch eine Gerätebeschreibung für ein Feldgerät aufweisend zumindest eine Angabe darüber, ob das Feldgerät zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet ist, gelöst, insbesondere weist die Gerätebeschreibung einen Index auf, der bewertet, ob die vom Feldgerät bereitgestellten Werte energierelevante Informationen sind. Ferner weist die Gerätebeschreibung weitere energierelevante Angaben auf. Derartige weitere energierelevante Angaben sind notwendig, um energiespezifische Leistungskennzahlen (engl. Key Performance Indicator, kurz: KPI) in einem Energiemanagementsystem zu erzeugen. Die Energiespezifischen Informationen werden in einem Energiemanagement System mit einander verarbeitet bzw. zu Verrechnungszwecken verwendet.
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Hinsichtlich des Feldgerätes wird die Aufgabe durch ein Feldgerät mit einer Gerätebeschreibung gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen gelöst.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1: exemplarisch eine Automatisierungsanlage mit einer energierelevanten Messstelle.
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1 zeigt exemplarisch eine Automatisierungsanlage 1 mit einer energierelevanten Messstelle 2. Neben der energierelevanten Messstelle 2 kann die Anlage auch nicht energierelevante Messstellen 3 aufweisen. Ferner weist die Automatisierungsanlage 1 ein Prozessleitsystem 4 auf.
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An der energierelevanten Messstelle 2 wird von einem Feldgerät 3a, welches zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet ist, eine Prozessgröße ggfl. auch mehrere Prozessgrößen erfasst. Alle Feldgeräte 3a und 3b, d.h. sowohl die der energierelevanten als auch die der nicht-energierelevanten Messstelle kommunizieren über digitale Kommunikationsmittel, bspw. einem Feldbus 6, mit dem Prozessleitsystem 4. Derartige digitale Kommunikationsmittel können HART, Profibus, Foundation Fieldbus oder EtherNet/IP umfassen. Energierelevante Messstellen, die über 4–20mA ihre Informationen weiterleiten, werden beispielsweise über Remote I/Os oder direkt über ein Prozessleitsystem eingebunden. In diesem Falle sind die beiden zuvor genannten Komponenten als Energierelevante Messstelle im Sinne der Erfindung anzusehen.
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Ferner umfasst die Automatisierungsanlage 1 ein Energiemanagementsystem 5. Eine derartiges Energiemanagementsystem 5 stellt typischerweise eine Energie-Controlling-Software (ebenfalls häufig auch als Energiemanagement-Software oder Energiemonitoring-Software bezeichnet) dar.
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In einer ersten Variante ist das Energiemanagementsystem 5 datenleitend mit dem Prozessleitsystem 4 als übergeordnete Einheit verbunden. Beispielhaft kann die Verbindung zwischen dem Energiemanagementsystem 5 und dem Prozessleitsystem 4 über eine OPC-Verbindung 7a erfolgen. Hierzu greift das Energiemanagementsystem 5 auf einen OPC-Server 8 des Prozessleitsystems 4 zu, um entsprechende Daten abzufragen.
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Alternativ zur ersten Variante kann auch eine zweite Variante vorgesehen sein, bei der das Energiemanagementsystem 5 direkt bzw. ohne das Prozessleitsystem 4, mit den Feldgeräten 3a, 3b der Automatisierungsanlage 1 kommuniziert. In dieser Variante bekommt somit das Energiemanagementsystem 5 als übergeordnete Einheit die Prozessgröße von den Feldgeräten, insbesondere von den Feldgeräten die zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet sind, über den Feldbus 6.
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Um nun eine energierelevante Messstelle 2a, die mit einem Feldgerät zur Erfassung von energierelevanten Informationen ausgestattet ist, mit einem solchen Energiemanagementsystem zu verwenden, muss dies dem Energiemanagementsystem 5 mitgeteilt werden. Dies wird momentan, wie eingangs beschrieben, manuell durchgeführt und stellt somit einen großen Aufwand dar.
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Abhilfe leistet hier das erfindungsgemäße Verfahren, welches ein automatisches Erkennen bzw. Überprüfen, ob ein Feldgerät zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet ist oder nicht, durch das Energiemanagementsystem 5 vorsieht. Hierzu muss in einem ersten Schritt das Feldgerät in die Messstelle eingebracht werden. Dies kann im Zuge einer neu einzurichtenden Messstelle erfolgen, aber auch bei einem Feldgerätetausch.
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Anschließend wird das Feldgerät mittels einer Gerätebeschreibung 9, z.B. einer sogenannten Electronic Device Description (kurz: EDD) dem Prozessleitsystem 4 bekannt gemacht, d.h. seine Funktionalität wird dem Prozessleitsystem 4 übermittelt. Um nun ein automatischen Erkennen bzw. Überprüfen zu ermöglichen, ist innerhalb der Gerätebeschreibung 9 eine Angabe 10 vorgesehen, die angibt, ob das Feldgerät zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet ist oder nicht.
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Neben der Angabe kann die Gerätebeschreibung auch noch weitere energierelevante Angaben 11 aufweisen. Beispiele für solche Angaben 11 sind: Art der Energie, z.B. Dampf, Warm/Kaltwasser; Energiequelle; Energieverbraucher; Prozessanschluss/Durchmesser; maximaler Durchfluss; nominaler Durchfluss; minimaler Durchfluss; maximale Temperatur; maximaler Druck, etc..
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Durch die Angabe in der Gerätebeschreibung 9 kann die übergeordnete Einheit, in dem Fall, dass das Feldgerät als zur Erfassung von energierelevanten Informationen geeignet erkannt wird, das entsprechende Feldgerät in einer Datenbank 10 ablegen. Vorteilhafterweise wird das Feldgerät mit einem entsprechenden Identifikationsmerkmal 11, bspw. der Seriennummer des Feldgerätes, in der Datenbank hinterlegt. Anschließend kann die durch das Feldgerät erfasste Prozessgröße bzw. Prozessgrößen zur Ermittlung von energierelevanten Informationen, insbesondere energierelevanten Messgrößen, verwendet werden.
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Beispielsweise kann mit einem Feldgerät zur Durchflussmessung, welches als Prozessgröße neben dem Durchfluss auch den Druck und die Temperatur des strömenden Mediums, bspw. in Form von Warmwasser, erfasst, die energierelevante Information in Form von Energiekosten pro durchströmten Medium (bspw. in der Form Watt pro Liter) für die energierelevante Messstelle ermittelt werden.
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Wie zuvor beschrieben, kann die übergeordnete Einheit einmal das Prozessleitsystem (1. Variante) darstellen und einmal das Energiemanagementsystem selbst (2. Variante). Je nach Ausgestaltung, wird somit die Gerätebeschreibung 9 einmal dem Prozessleitsystem 4 zur Verfügung gestellt und anschließend greift das Energiemanagementsystem 5 über das Prozessleitsystem 4 auf die benötigten Daten zu, oder die Gerätebeschreibung 9 wird direkt dem Energiemanagementsystem 5 zur Verfügung gestellt, welches anschließend direkt über den Feldbus auf das entsprechende Feldgerät und somit die Daten zugreift.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Automatisierungsanlage
- 2a
- Energierelevante Messstelle
- 2b
- Nicht-energierelevante Messstelle
- 3a
- Energierelevantes Feldgerät
- 3b
- Nicht-energierelevantes Feldgerät
- 4
- Prozessleitsystem
- 5
- Energiemanagementsystem
- 6
- Feldbus
- 7a
- Datenaustausch, z.B. OPC-Verbindung
- 7b
- Datenleitung
- 8
- OPC-Server
- 9
- Gerätebeschreibung
- 10
- Datenbank
- 11
- Identifikationsmerkmal
