DE102016202106A1 - Method for commissioning a sensor of automation technology - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors (1) der Automatisierungstechnik, der mehrere separat schaltbare elektrische Verbrauchermodule (2, 4, 5, 10) aufweist, die von einem Mikrocontroller (3) angesteuert und geschaltet werden, wobei ein Verbrauchermodul als Testmodul (10) ausgebildet ist, dessen Last über den Mikrocontroller (3) einstellbar ist. Um den Inbetriebnahmevorgang weiter zu verbessern und dabei insbesondere währenddessen auftretende Fehler besser zuordnen zu können, erfolgt die Inbetriebnahme des Sensors mit folgenden Verfahrensschritten: a) Verbinden des Sensors (1) mit einer externen Spannungsquelle b) Starten des Mikrocontrollers (3) c) Erfassen der intern zur Verfügung stehende Versorgungsspannung UB, die für die einwandfreie Funktion des Sensors (1), d.h. wenn alle Verbrauchermodule (2, 4, 5) bis auf das Testmodul (10) eingeschaltet sind, eine Minimalspannung Umin nicht unterschreiten darf d) Einschalten des Testmoduls (10), wobei die Last des Testmoduls (10) der Last eines ersten Verbrauchermoduls entspricht e) Ermittlung der zur Verfügung stehenden Versorgungsspannung UB f) Abschalten des Testmoduls (10), Einschalten des ersten Verbrauchermoduls und Wiederholung des Verfahrens ab Schritt d) analog für alle Verbrauchermodule (2, 4, 5), falls UB ≥ Umin, oder Abbruch des Inbetriebnahmevorgangs, falls UB < Umin.The invention relates to a method for starting up a sensor (1) of the automation technology, which has a plurality of separately switchable electrical load modules (2, 4, 5, 10), which are controlled and switched by a microcontroller (3), wherein a load module as a test module ( 10) is formed, the load via the microcontroller (3) is adjustable. In order to further improve the commissioning process and to be able to better allocate errors occurring in particular, the sensor is commissioned with the following method steps: a) connecting the sensor (1) to an external voltage source b) starting the microcontroller (3) c) detecting the internally available supply voltage UB, for the proper functioning of the sensor (1), ie if all consumer modules (2, 4, 5) are switched on except for the test module (10), a minimum voltage Umin may not fall below d) switching on the test module (10), wherein the load of the test module (10) corresponds to the load of a first consumer module e Determining the Available Supply Voltage UB f) Switching off the test module (10), switching on the first load module and repeating the method from step d) analogously for all load modules (2, 4, 5), if UB ≥ Umin, or aborting the startup procedure if UB <Umin.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Sensors der Automatisierungstechnik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for starting up a sensor of automation technology according to the preamble of
Modular aufgebaute Sensoren für die Automatisierungstechnik sind seit langem bekannt und werden von der Anmelderin für die verschiedensten Anwendungen hergestellt und vertrieben. Die Erfindung geht dabei insbesondere von Sensoren für die Prozesstechnik aus, die zur Messung von Druck, Strömung bzw. Durchfluss, Temperatur und Füllständen in Rohrleitungen, Behältern oder dergleichen eingesetzt werden.Modular sensors for automation technology have long been known and are manufactured and distributed by the applicant for a variety of applications. The invention is based in particular on sensors for process technology, which are used to measure pressure, flow or flow, temperature and levels in pipelines, containers or the like.
Der grundsätzliche Aufbau dieser Sensoren umfasst im Wesentlichen zumindest einen Messwandler und einen Mikrocontroller. Zusätzliche verfügen viele Sensoren darüber hinaus noch über eine Spannungsregeleinheit, eine digitale oder analoge Kommunikationsschnittstelle und/oder eine Anzeige-/ Bedieneinheit. Der Messwandler ist dafür vorgesehen, eine physikalische Größe zu erfassen und daraus ein Messsignal zu generieren. Anschließend wird dieses Messsignal im Mikrocontroller verarbeitet, z.B. mit voreingestellten Schwellwerten verglichen oder in verschiedene Einheiten (bspw. bar, psi) umgerechnet, und sofern vorhanden über die digitale Kommunikationsschnittstelle oder als 4–20 mA-Signal und/oder in der Anzeige ausgegeben. The basic structure of these sensors essentially comprises at least one transducer and a microcontroller. In addition, many sensors also have a voltage regulation unit, a digital or analog communication interface and / or a display / control unit. The transducer is intended to detect a physical quantity and to generate a measurement signal therefrom. Subsequently, this measurement signal is processed in the microcontroller, e.g. compared to preset thresholds or converted to various units (eg, bar, psi) and, if present, via the digital communications interface or output as a 4-20mA signal and / or in the display.
In dem Mikrocontroller läuft, während der Sensor im Betrieb ist, ein Steuerprogramm ab. Bei der Inbetriebnahme des Sensors werden durch dieses Steuerprogramm die einzelnen Module sequentiell aktiviert, d.h. es läuft eine Inbetriebnahme-Sequenz mit mehreren Teilschritten ab.A control program is running in the microcontroller while the sensor is in operation. During commissioning of the sensor, this control program sequentially activates the individual modules, i. A commissioning sequence with several substeps takes place.
Eine zu lange Leitung mit entsprechend hohem Leitungswiderstand oder ein zu schwaches Netzteil oder wenn der Sensor falsch angeschlossen wird führt dazu, dass der Sensor nicht ordnungsgemäß hochgefahren werden kann, d.h. der Inbetriebnahmevorgang wird unerwartet abgebrochen und wieder von vorn begonnen. Der Sensor befindet sich dann in einer Endlosschleife und für den Anwender ist dabei nicht sofort ersichtlich, worin der Fehler liegt. Oftmals wird dann fälschlicherweise von einem defekten Sensor ausgegangen.Too long a line with a correspondingly high line resistance or a too weak power supply or if the sensor is connected incorrectly will result in the sensor not being able to be properly raised, ie. the commissioning process is aborted unexpectedly and started over again. The sensor is then in an infinite loop and it is not immediately apparent to the user what the error is. Often it is then wrongly assumed that a defective sensor.
Aus der
Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung, den Inbetriebnahmevorgang eines in Rede stehenden Sensors zu verbessern.Based on this, it is an object of the invention to improve the commissioning process of a sensor in question.
Die aufgezeigte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen angegeben.The indicated object is achieved by a method having the features of
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass mittels eines Testmoduls in Form eines künstlichen Verbrauchers während des Inbetriebnahmevorgangs die Versorgungsleistung der Spannungsquelle vorab getestet wird, d.h. ob die anliegende Spannung ausreicht, den Sensor mit all seinen Verbrauchermodulen, wie Messwandler, Display oder diverse weitere Verbraucher, überhaupt versorgen zu können. Der Sensor schaltet dafür sequentiell die einzelnen Verbrauchermodule bzw. Funktionseinheiten zu und überprüft vor dem Zuschalten jedes Verbrauchermoduls mit Hilfe des Testmoduls bzw. künstlichen Verbrauchers und einer Spannungsmesseinheit, ob die Versorgungsspannung stabil bleibt, d.h. dass eine vorgegebene Mindestspannung nicht unterschritten wird. Erst bei einem positiven Überprüfungsergebnis wird dann das jeweilige Verbrauchermodul aktiv geschaltet. Bei einem negativen Überprüfungsergebnis könnte dem Anwender durch ein definiertes Blinken oder ein entsprechendes Kommunikationssignal, welche beide Male auch schon im Low-Power-Modus möglich sind, angezeigt werden, dass die Fehlerursache in der Versorgung zu suchen ist. Vorteilhafterweise wird die Art der Fehleranzeige der zur Verfügung stehenden Spannung angepasst.The essence of the invention is that by means of a test module in the form of an artificial consumer during the commissioning process, the supply power of the voltage source is pre-tested, i. whether the applied voltage is sufficient to supply the sensor with all its consumer modules, such as transducers, display or various other consumers at all. The sensor sequentially switches on the individual load modules or functional units and, before switching on each load module with the aid of the test module or artificial load and a voltage measuring unit, checks whether the supply voltage remains stable, ie. that a predetermined minimum voltage is not exceeded. Only with a positive verification result, the respective consumer module is then activated. In the case of a negative verification result, the user could be indicated by a defined flashing or a corresponding communication signal, which is possible both times already in the low-power mode, that the cause of the fault in the supply is to be sought. Advantageously, the type of error indication of the available voltage is adjusted.
Das Testmodul in Form einer künstlichen bzw. elektronischen Last ist hinsichtlich ihrer Stromaufnahme über den Mikrocontroller einstellbar. Dadurch ist es möglich, dass vor jedem Teilschritt die Last des Testmoduls auf den Verbrauchswert des einzuschaltenden Verbrauchermoduls eingestellt wird, um vor jedem Zuschalten eines Verbrauchermoduls dessen tatsächliche Stromaufnahme zu simulieren und damit der Spannungsüberprüfungseinheit reale Testbedingungen vorzugeben. Die genauen Werte für die Stromaufnahme der einzelnen Verbrauchermodule sind hierfür vorteilhafterweise im Mikrocontroller abgelegt. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Last des Testmoduls schrittweise auf den Verbrauchswert des einzuschaltenden Verbrauchermoduls eingestellt wird.The test module in the form of an artificial or electronic load is adjustable in terms of their power consumption via the microcontroller. This makes it possible for the load of the test module to be set to the consumption value of the consumer module to be switched in before each substep in order to simulate its actual current consumption before each connection of a consumer module and thus to specify real test conditions for the voltage checking unit. The exact values for the current consumption of the individual consumer modules are advantageously stored in the microcontroller for this purpose. It is particularly advantageous if the load of the test module is set step by step to the consumption value of the consumer module to be switched on.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird als Testmodul ein bereits im Sensor vorhandenes Verbrauchermodul verwendet. Damit ließe sich ein Sensor mit den Vorteilen der Erfindung realisieren, ohne dass zusätzliche Bauteile benötigt werden, die die Herstellkosten erhöhen würden. Als Testmodul würde dann vorteilhafterweise das Verbrauchermodul gewählt werden, das die größte Stromaufnahme besitzt und das eine schrittweise Erhöhung der Stromzufuhr zulässt. In an advantageous development, a consumer module already present in the sensor is used as the test module. This would make it possible to realize a sensor with the advantages of the invention without the need for additional components which would increase the production costs. As a test module would then be advantageously selected the consumer module, which has the largest power consumption and allows a gradual increase in power.
Die Erfindung stellt somit ein Verfahren dar, mit dem vor dem Zuschalten der einzelnen Verbrauchermodule die zu erwartende Belastung der Versorgungsspannung im Vorfeld simuliert wird, indem ein der zu erwartenden Belastung entsprechender Verbraucher als Testmodul schrittweise aktiviert und die Verträglichkeit dieser Belastung durch Messen der Versorgungsspannung festgestellt wird. The invention thus represents a method by which the expected load of the supply voltage is simulated in advance by connecting one of the expected load corresponding consumer as a test module step by step and the compatibility of this load by measuring the supply voltage is determined before the connection of the individual load modules ,
Nachfolgend wird die Erfindung im Zusammenhang mit Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail in connection with figures with reference to embodiments.
Es zeigen:Show it:
In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.In the following figures, unless otherwise stated, like reference numerals designate like parts with the same meaning.
Vor jedem Zuschalten eines Verbrauchermoduls
Die Stromaufnahme des Testmoduls
Durch das Diagramm wird nun deutlich, wie die sequentielle Zuschaltung der einzelnen Verbrauchermodule
In den
Im Mittelpunkt beider Schaltbilder steht der Mikrocontroller
Als erster Schritt bei der Inbetriebnahme des Sensors
- 1. Messen der Versorgungsspannung UB mit der Spannungsüberwachung
20 - 2. Zuschalten der künstlichen, elektronischen Last
10 - 3. Messen der Versorgungsspannung UB mit der Spannungsüberwachung
20 und überprüfen, ob die gemessene Spannung eine vorgegebene Minimalspannung Umin über- oder unterschreitet.
- 1. Measuring the supply voltage U B with the
voltage monitoring 20 - 2. Connecting the artificial,
electronic load 10 - 3. Measuring the supply voltage U B with the
voltage monitoring 20 and check whether the measured voltage exceeds or falls below a predetermined minimum voltage U min .
Die Messung der Versorgungsspannung mit der Spannungsüberwachung
Sinkt die Versorgungsspannung UB unter der elektronischen Last
Im nächsten Schritt wird der Messwandler
Je nachdem, in welcher Phase des Inbetriebnahmevorgangs ein Fehler auftritt, kann die Art der Fehleranzeige variiert werden. So kann bspw. nach Aktivierung des Displays
Im Unterschied zur Ausführung gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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