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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedienen eines definierten Feldgeräts der Automatisierungstechnik zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums, wobei das definierte Feldgerät in einer definierten Applikation unter definierten Prozess- und/oder Umgebungsbedingungen eingesetzt wird.
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In Automatisierungsanlagen, insbesondere in Prozessautomatisierungsanlagen, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, die beispielsweise in Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw. integriert sind, welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch 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 erfolgt die Kommunikation zwischen zumindest einer übergeordneten Steuereinheit und den Feldgeräten in der Regel über ein Bussystem, wie beispielsweise Profibus® PA, Foundation Fieldbus® oder HART®. Die Bussysteme können sowohl drahtgebunden als auch drahtlos ausgestaltet sein. Die übergeordnete Steuereinheit dient zur Prozesssteuerung, zur Prozessvisualisierung, zur Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme und Bedienung der Feldgeräte und wird auch als Konfigurier-/Managementsystem bezeichnet. Auch ist es bekannt geworden, Feldgeräte mit Internetschnittstellen zur Kommunikation und/oder zur Energieversorgung auszurüsten. Die Bedienung derartiger Feldgeräte erfolgt bevorzugt über ein Bedientool. Als Kommunikationsprotokoll kommt beispielsweise Wireless HART oder Bluetooth zum Einsatz.
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Ein Feldgerät so zu bedienen, insbesondere so zu konfigurieren bzw. so zu parametrieren, dass es seine Bestimmungs- oder Überwachungsfunktion Funktion optimiert ausführt, ist relativ kompliziert. Insbesondere gilt dies für die Konfiguration bzw. Parametrierung eines Feldgeräts bei der Inbetriebnahme, wenn das Feldgerät in einer definierten Applikation eingesetzt ist und ggf. Spezialwissen des Bedienpersonals über die Applikation bzw. die Anwendung des Feldgeräts in dem definierten Prozess erforderlich ist. Um die Anforderungen, die bezüglich des Spezialwissens an das Bedienpersonal zu stellen sind, zu verringern, ist es bereits bekannt geworden, dass der Hersteller vorkonfigurierte Feldgeräte an die Kunden bzw. die Nutzer ausliefert. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Kunden bzw. die Nutzer feldgerätespezifische Informationen und applikations- bzw. anwendungsspezifische Informationen für die zu installierenden Feldgeräte vorab definieren und dem Hersteller übermitteln. Nichtsdestotrotz muss der Kunde bzw. der Nutzer bei einer nachfolgenden In- bzw. Wiederinbetriebnahme oder im Rahmen einer Wartung aus einer Vielzahl unterschiedlicher zu dem Feldgerät mitgelieferter Informationen, die für den Einsatz des Feldgeräts oder einer speziellen Ausgestaltung des Feldgeräts in unterschiedlichen Applikationen gelten, die für ein geliefertes vorkonfiguriertes Feldgerät passenden und gültigen Informationen zusammentragen. Auch hierzu sind wieder ggf. spezielle Kenntnisse bezüglich der jeweiligen Applikation und/oder der in der jeweiligen Applikation am Einbauort herrschenden Prozess- oder Umgebungsbedingungen notwendig.
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Die Nachteile der bekannten Lösung liegen auf der Hand: Der Arbeitsaufwand, der auf Seiten des Bedienpersonals betrieben werden muss, ist groß. Gleiches gilt bezüglich der Fehlerrate: Die Wahrscheinlichkeit, dass Fehler im Rahmen der In- bzw. Wiederinbetriebnahme oder Wartung auftreten, ist nicht zu unterschätzen. Auch muss das Bedienpersonal über Spezialwissen/Expertenwissen bezüglich der Applikation, der am Einsatzort herrschenden Prozess- und/oder Umweltbedingungen und der gerätespezifischen Einstellmöglichkeiten verfügen, um die Inbetriebnahme bzw. die Wiederinbetriebnahme oder die Wartung korrekt ausführen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem ein effektives Bedienen eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik möglich ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bedienen eines definierten Feldgeräts der Automatisierungstechnik zur Bestimmung oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums gelöst, wobei das definierte Feldgerät in einer definierten Applikation unter definierten Prozess- und/oder Umgebungsbedingungen eingesetzt wird. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden Verfahrensschritte auf:
- ○ in zumindest einer cloudbasierten Service Plattform mit zumindest einer Datenbank werden feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen von einer Vielzahl von Feldgeräten gespeichert;
- ○ die dem definierten Feldgerät zugeordneten oder zuzuordnenden feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen werden mit den feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen verglichen, die in der zumindest einen Datenbank der cloudbasierten Service Plattform gespeichert sind,
- ○ anhand des Vergleichs werden vergleichbare Feldgeräte ermittelt, deren feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen zumindest innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen mit den feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen des definierten Feldgeräts übereinstimmen,
- ○ anhand der feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen der vergleichbaren Feldgeräte werden standardisierte feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen ermittelt,
- ○ die standardisierten feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen werden für das definierte Feldgerät bereitgestellt.
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Unter dem Begriff „Bedienen“ wird im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung insbesondere die Inbetriebnahme, die Wartung oder die Konfiguration/Parametrierung eines Feldgeräts bezeichnet. Im einfachsten Fall entspricht die Bedienung einer Anzeige bzw. Darstellung von Informationen auf einem Display des Feldgeräts oder eines Bedientools und ggf. einer Auswahl feldgerätespezifischer und/oder applikationsspezifischer Informationen anhand angezeigter Informationen.
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Bevorzugt stammen die applikationsspezifischen bzw. applikationsspezifischen oder relevanten Informationen aus der Engineering Phase oder der Bestellphase der einzelnen Feldgeräte. Signifikante Merkmale der Applikation werden in der Datenbank jeweils bevorzugt kategorisiert und ggf. in Gruppen aufgeteilt. Konfigurationsdaten ebenso wie die benötigten weiteren applikationsspezifischen Informationen, z.B. betreffend die Dokumentation über Einbau und Ausrichtung oder den elektrischen Anschluss, werden jeweils den einzelnen Feldgeräten zugeordnet. Es erfolgt erfindungsgemäß also eine kategorisierte bzw. gruppierte feldgeräte- und applikationsspezifische Bereitstellung aller relevanten Informationen, die zu jedem einzelnen Feldgerät verfügbar sind. Diese relevante Information beschreiben insbesondere die Parametereinstellungen für die spezielle Applikation und die entsprechenden Prozess- und/oder Umgebungsbedingungen als solche, ebenso wie die besonderen Anforderungen an den Einbauort und/oder Einbaulage, die erforderlich ist, damit das Feldgerät seine Bestimmungs- oder Überwachungsfunktion optimal erfüllen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich also bei den feldgerätespezifischen und/oder den applikationsspezifische Informationen, die gespeichert bzw. bereitgestellt werden, insbesondere um die folgenden Informationen - wobei es sich versteht, dass die nachfolgend aufgelisteten Informationen lediglich beispielhaft genannt sind:
- - Konfigurationsinformationen bzw. Konfigurationsdateien, insbesondere Konfigurations- oder Parameterwerte für einstellbare Parameter,
- - Seriennummern bzw. eineindeutige Identifikationen,
- - Prozess- oder Umweltbedingungen am jeweiligen Einbauort,
- - Engineering Checklisten,
- - Einbauchecklisten,
- - Einbauanleitungen,
- - Videos,
- - Konstruktive Gestaltung,
- - elektrische Anschlusspläne,
- - CAD Zeichnungen.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind insbesondere die nachfolgend genannten: Zeitersparnis, reduzierte Fehleranfälligkeit und reduzierte Spezialkenntnisse des Bedienpersonals beim Bedienen von Feldgeräten der Automatisierungstechnik. Beispiele für Feldgeräte sind in der Beschreibungseinleitung bereits aufgeführt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die standardisierten feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen mittels statistischer Auswertverfahren unter Verwendung der feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen der vergleichbaren Feldgeräte ermittelt werden.
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Bevorzugt wird darüber hinaus für jeden der einstellbaren Parameter der vergleichbaren Feldgeräte ein standardisierter Parameterwert für das definierte Feldgerät ermittelt. Darüber hinaus wird für jeden standardisierten Parameterwert ein Streuwert oder eine Abweichung angegeben, der/die aufgrund der Streuung der standardisierten Parameterwerte der vergleichbaren Feldgeräte ermittelt wird.
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Weiterhin schlägt eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung vor, dass die standardisierten Parameterwerte und die ggf. weiteren feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen während des Herstellungsprozesses in das definierte Feldgerät übertragen werden und dass das definierte Feldgerät mit den standardisierten Parameterwerten vorkonfiguriert an einen Kunden ausgeliefert wird. Auch kann die auf das Feldgerät in der entsprechenden Applikation abgestimmte Dokumentation in dem Feldgerät gespeichert sein. Alternativ können die feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen auch direkt vom Feldgerät oder von einem Bedientool (Laptop, Handy, Pad) von der Service Plattform geladen und dem Bedienpersonal verfügbar gemacht werden. Alternativ ist auch vorgesehen, dass die standardisierten Parameterwerte und die standardisierten anderweitigen feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen während einer Instandhaltungs- oder Wartungsphase in das definierte Feldgerät übertragen werden.
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Für den Fall, dass das definierte Feldgerät nach der Inbetriebnahme bzw. Wiederinbetriebnahme auf der Basis der standardisierten Parameterwerte seine Bestimmungs- oder Überwachungsfunktion unbeanstandet erfüllt, werden die standardisierten Parameterwerte und ggf. weitere feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen zu dem definierten Feldgerät in der cloudbasierten Service Plattform abgespeichert. Insbesondere werden die statistischen Berechnungen nachfolgend auf der Basis der standardisierten Informationen, z.B. der standardisierten Parameterwerte durchgeführt.
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Für den Fall, dass nach der Inbetriebnahme bzw. der Wiederinbetriebnahme des definierten Feldgeräts die standardisierten Parameterwerte und ggf. weitere standardisierte feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen optimiert werden müssen, werden die optimierten Parameterwerte und ggf. die weiteren optimierten feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen anstelle der standardisierten Parameterwerte und der ggf. weiteren standardisierten feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen dem definierten Feldgerät in der cloudbasierten Service Plattform zugeordnet. Standardisierte feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen werden somit in relativ regelmäßigen Zeitabständen (z.B. in den Wartungsintervallen) überprüft und ggf. weiter präzisiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die optimierten Parameterwerte und die ggf. weiteren feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen des definierten Feldgeräts bei nachfolgenden statistischen Auswerteverfahren zur Ermittlung der standardisierten Parameterwerte und der ggf. weiteren feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen für ein zu bedienendes Feldgerät genutzt werden.
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Nachträglich und ggf. sukzessive wird so eine Optimierung der feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen des Feldgeräts vorgenommen. Letztendlich werden einem Feldgerät optimierte bzw. optimale Informationen für die Verwendung in einer definierten Applikation bereitgestellt.
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Das zu bedienende Feldgerät in einer definierten Applikation wird oftmals auch als Messstelle bezeichnet. Die optimierten bzw. optimalen Informationen einer Messstelle werden anschließend für gleiche oder vergleichbare Messstellen verwendet. Die Optimierung erfolgt dadurch, dass applikationsspezifische bzw. applikationsrelevante Parameterwerte und sonstige feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen wiederkehrend erfasst und im Falle von Abänderungen weiter präzisiert bzw. verfeinert werden. Es kann auch durchaus vorkommen, dass die bestehenden feldgerätespezifischen und/oder applikationsspezifischen Informationen erweitert werden, beispielsweise wenn es sich im Laufe der Lebenszeit einer Messstelle herausstellt, dass außer den bereits bekannten Applikationsmerkmalen zusätzliche Applikationsmerkmale für ein optimales/optimiertes Funktionieren der Messstelle notwendig sind.
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Nachfolgend sind Vorteile der Erfindung noch einmal zusammengefasst:
- - Zügige und fehlerfreie Inbetriebnahme, Wiederinbetriebnahme oder Wartung,
- - Bereitstellung von kompakten und korrekten feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen ‚zur richtigen Zeit am richtigen Ort‘.
- - Vereinfachung von Routineeinsätze im Servicebereich.
- - Effektives Erfassen und Rückmelden von feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen zwecks steter Verbesserung der feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen
- - Verbesserte Kundenberatung und optimiertes Training der Verkäufer.
- - Gezielte technische Weiterentwicklung von Feldgeräten, z.B. Bereitstellung zusätzlicher Parameter zwecks Verbesserung der Bestimmungs- oder Überwachungsfunktion der Feldgeräte in Spezialanwendungen bzw. in speziellen Applikationen.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
- 1: und
- 2: eine Häufigkeitsverteilung zur Ermittlung einer standardisierten Information, z.B. eines standardisierten Parameterwerts oder eines standardisierten Parametersatzes.
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1 visualisiert eine schematische Darstellung eines bevorzugten Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Aufgrund der Übersichtlichkeit ist in 1 nur ein Feldgerätetyp in beschränkter Anzahl gezeigt: Es sind Radar-Füllstandmessgeräte FG gezeigt, die den Füllstand eines Füllguts in einem Behälter bestimmt (Füllgut und Behälter sind in der 1 nicht dargestellt). Es versteht sich von selbst, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vielzahl unterschiedlichster Feldgeräte bzw. Feldgerätetypen in unterschiedlichsten Applikationen bedienbar ist.
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Betrachten wir den Fall, dass das Radar-Füllstandsmessgerät FG1 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals in Betrieb genommen werden soll. Das Radar-Füllstandsmessgerät FG1 soll in einer speziellen Anwendung bzw. in einem speziellen Prozess installiert werden. Nehmen wir weiter an, es handelt sich um einen Prozess, der bei relativ hohen Temperaturen und Drücken ein chemisch aggressives Zwischenprodukt erzeugt; während des Prozesses kann es zudem zu Schaumbildung kommen. Nehmen wir weiter an, dass in dem Radar-Füllstandsmessgerät FG1 noch keine Einstellung der für die Anwendung relevanten Parameter (z.B. niedrigster Füllstand, maximaler Füllstand, Messgenauigkeit, usw.) vorgegeben ist.
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Alle zu dem Radar-Füllstandsmessgerät FG1 verfügbaren feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen I werden an die Service Plattform SP übermittelt. Beispielsweise sind die Informationen I aus der Engineering Phase oder der Bestellphase bekannt; sie betreffen sowohl die Ausgestaltung des Radar-Füllstandsmessgeräts FG1 als auch den Prozess bzw. die Anwendung, in dem/in der das Radar-Füllstandsmessgerät FG1 zum Einsatz kommen soll. Es werden also alle verfügbaren Messstellen-Informationen an die Service Plattform SP übermittelt. Diese Übermittlung kann direkt zwischen dem Radar-Füllstandsmessgerät FG1 und der Service Plattform SP oder über ein zwischengeschaltetes Bedientool BT erfolgen. Die Übermittlung ist drahtlos oder drahtgebunden möglich. Das Bedientool BT kann Komponente eines Kommunikationsnetzwerks sein, welches z.B. über eines der in der Beschreibungseinleitung genannten Feldbusprotokolle kommunizieren, oder es kann sich um einen tragbare Einheit handeln, z.B. einen Laptop, ein Handy oder ein Pad mit einer Internetkommunikationsschnittstelle.
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In zumindest einer Datenbank DB der Service Plattform SP sind die feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen I von einer Vielzahl von Feldgeräten FG gespeichert. Bei diesen Feldgeräten FG handelt es sich bevorzugt um die installierte Basis eines Herstellers oder auch mehrerer Hersteller im Bereich der Radar-Füllstandsmessgeräte FG. Wie bereits gesagt, sind im gezeigten Fall der Übersichtlichkeit halber nur Radar-Füllstandsmessgeräte FG unterschiedlicher Ausgestaltung in unterschiedlichen oder vergleichbaren Applikationen dargestellt. Die dem definierten Feldgerät, hier also dem Radar-Füllstandsmessgerät FG1 zugeordneten oder zuzuordnenden feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen I werden mit den feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen I verglichen, die in der zumindest einen Datenbank (DB) der cloudbasierten Service Plattform SP gespeichert sind. Um den Vergleich zu vereinfachen, sind die Daten in der Datenbank DB bzw. den Datenbanken der Service Plattform SP bevorzugt kategorisiert bzw. nach definierten Kriterien gruppiert.
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Anhand des Vergleichs werden vergleichbare Feldgeräte FGv ermittelt, deren feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen I zumindest innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzen mit den feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen I des Radar-Füllstandsmessgeräts FG1 übereinstimmen. Anschließend werden anhand der feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen I der vergleichbaren Feldgeräte FGv standardisierte feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen Is ermittelt. Die ermittelten standardisierten feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen Is werden dem definierten Feldgerät FG1 direkt oder über das Bedientool BT bereitgestellt. Beispielsweise umfassen die zur Verfügung gestellten Daten die standardisierte Parametereinstellung, die standardisierte Einbauposition, die standardisierte Einbaulage sowie den elektrischen Anschluss des neu hinzuzufügenden Radar-Füllstandsmessgerät FG1. Weiterhin wird eine auf den speziellen Anwendungsfall abgestimmte Dokumentation bereitgestellt, die ggf. auch Fotos oder Videoaufnahmen umfasst, die z.B. erklären, wie der mechanische und elektrische Anschluss des Radar-Füllstandsmessgeräts FG1 standardisiert zu erfolgen hat.
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Bevorzugt werden die standardisierten feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen Is mittels statistischer Auswertverfahren unter Verwendung der feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen I der vergleichbaren Feldgeräte FGv ermittelt. Anhand der in 2 gezeigten Häufigkeitsverteilung (hier eine Gauß‘sche Verteilung) lässt sich für jede relevante feldgerätespezifische und/oder applikationsspezifische Information I des Radar-Füllstandsmessgeräts FG1 eine entsprechende standardisierte Information Is auf einfache Art und Weise ermitteln. Weiterhin ist es möglich, die Abweichung vom standardisierten Wert z.B. für einen Parameterwert anzugeben. Bei dem standardisierten Wert kann es sich auch um einen Mittelwert.
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Wie bereits zuvor erwähnt, werden die standardisierten Parameterwerte und die ggf. weiteren feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen Is während des Herstellungsprozesses in das Radar-Füllstandsmessgerät FG1 übertragen. Insbesondere ist das Radar-Füllstandsmessgerät FG1 bei der Auslieferung mit den standardisierten Parameterwerten vorkonfiguriert. Ebenso sind die weiteren standardisierten Informationen zu dem Feldgerät verfügbar. Alternativ können die standardisierten Parameterwerte bzw. weitere standardisierte Informationen IS während einer Instandhaltungs- oder Wartungsphase in das Radar-Füllstandsmessgerät FG1 übertragen werden.
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Für den Fall, dass das Radar-Füllstandsmessgerät FG1 nach der Inbetriebnahme bzw. Wiederinbetriebnahme auf der Basis der standardisierten Parameterwerte und ggf. sonstiger standardisierte Informationen IS seine Bestimmungs- oder Überwachungsfunktion unbeanstandet erfüllt, werden die standardisierten Parameterwerte und ggf. weitere feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen Is dem Radar-Füllstandsmessgerät FG1 in der cloudbasierten Service Plattform SP zugeordnet.
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Für den Fall, dass nach der Inbetriebnahme bzw. der Wiederinbetriebnahme des Radar-Füllstandsmessgerät FG1 die standardisierten Parameterwerte und ggf. weitere standardisierte feldgerätespezifische und applikationsspezifische Informationen Is optimiert werden müssen, werden die optimierten Parameterwerte und ggf. die weiteren feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen Io anstelle der standardisierten Parameterwerte und der ggf. weiteren standardisierten feldgerätespezifischen und applikationsspezifischen Informationen Is dem Radar-Füllstandsmessgerät FG1 in der cloudbasierten Service Plattform SP zugeordnet.
