DE102019122477A1 - Sensor device, sensor arrangement, sensor system and method for the transmission of signal states - Google Patents
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Abstract
Bestehende Industrieanlagen/Produktionsstraßen sind üblicherweise mit unterschiedlichen Maschinen (3, 3', 3") ausgestattet, welche unterschiedliche Signallampen (1, 1', 1") aufweisen. Die Signallampen (1, 1', 1") dienen dazu, den Zustand der Maschinen (3, 3', 3"), wie z. B. ihre Betriebstemperatur o.ä., optisch zu signalisieren.Das zu lösende Problem besteht darin, die Zustandssignale verschiedener Maschinen (3, 3', 3") und Signallampen (1, 1', 1") mit möglichst geringem Aufwand und möglichst ohne Veränderung an der Industrieanlage zur Optimierung deren Steuerung einzusetzen.Dazu wird eine Sensorvorrichtung (2, 2') mit Lichtdetektoren (20, 200) vorgeschlagen, welche die optischen Signale der Signallampen (1, 1', 1") detektiert, digitalisiert, in Zustandsdaten wandelt und über eine Funkschnittstelle (23) einer Auswert- und/oder Analyseeinrichtung (5) zuführt. Diese kann ergänzend eine Verbindung zu einer Cloud (4) aufweisen und/oder ein IIoT-Gateway besitzen.Existing industrial plants / production lines are usually equipped with different machines (3, 3 ', 3 ") which have different signal lamps (1, 1', 1"). The signal lamps (1, 1 ', 1 ") are used to monitor the status of the machines (3, 3', 3"), such as B. to signal their operating temperature or the like visually. The problem to be solved is to get the status signals of various machines (3, 3 ', 3 ") and signal lamps (1, 1', 1") with the least possible effort and possible without changing the industrial plant to optimize its control. For this purpose, a sensor device (2, 2 ') with light detectors (20, 200) is proposed, which detects the optical signals of the signal lamps (1, 1', 1 "), digitized, in Converts status data and feeds it via a radio interface (23) to an evaluation and / or analysis device (5), which can also have a connection to a cloud (4) and / or have an IIoT gateway.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung zur Übertragung von Signalzuständen nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.The invention is based on a sensor device for the transmission of signal states according to the preamble of
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer Sensoranordnung, aufweisend mehrere solche Sensorvorrichtungen und mehrere Signallampen.Furthermore, the invention is based on a sensor arrangement having several such sensor devices and several signal lamps.
Außerdem geht die Erfindung aus von einem Sensorsystem, aufweisend eine solche Sensoranordnung und eine Auswert- und/oder Analyseeinrichtung.In addition, the invention is based on a sensor system having such a sensor arrangement and an evaluation and / or analysis device.
Weiterhin geht die Erfindung von einem Verfahren zur Übertragung von Signalzuständen aus.Furthermore, the invention is based on a method for transmitting signal states.
Derartige Sensorvorrichtungen, Sensoranordnungen, Sensorsysteme und Verfahren dienen zur Übertragung von Signalzuständen und können beispielsweise verwendet werden, um den Zustand komplexer Industrieanlagen, insbesondere einer Produktionsanlage, zu signalisieren und/oder auszuwerten.Such sensor devices, sensor arrangements, sensor systems and methods serve to transmit signal states and can be used, for example, to signal and / or evaluate the state of complex industrial plants, in particular a production plant.
Stand der TechnikState of the art
Im Stand der Technik sind diverse Vorrichtungen und Verfahren zur Signalisierung des Zustands einer komplexen Industrieanlage, beispielsweise einer aus mehreren Maschinen bestehenden Produktionsanlage, auch unter Einsatz drahtloser Signalübertragung, bekannt.In the prior art, various devices and methods for signaling the state of a complex industrial plant, for example a production plant consisting of several machines, also using wireless signal transmission, are known.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
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Nachteilig bei dem derzeitigen Stand der Technik ist, dass viele bereits im Markt existierenden und in Industrieanlagen verbauten Signallampen gar nicht über eine gemeinsame Netzwerkschnittstelle verfügen. Weiterhin sind viele Industrieanlagen historisch gewachsen und besitzen Maschinen, die dementsprechend unterschiedliche Protokolle verwenden können. Falls einige der Signallampen doch bereits über Funkmodule, oder zumindest über eine Nachrüstoption für solche Funkmodule verfügen, so sind auch diese Funkmodule oft nicht kompatibel.The disadvantage of the current state of the art is that many signal lamps that already exist on the market and are installed in industrial plants do not have a common network interface at all. Furthermore, many industrial plants have grown historically and have machines that can use different protocols accordingly. If some of the signal lamps already have radio modules, or at least a retrofit option for such radio modules, these radio modules are often not compatible either.
Eine spätere Einbindung einer Auswert- und Analyseeinrichtung in eine bereits existierende Industrieanlage, z. B. eine Produktionsanlage, also beispielsweise die Einbindung eines zusätzlichen Industrierechners zur Cloudanbindung in eine bestehende Fertigungsstraße, ist daher im derzeitigen Stand der Technik oft problematisch. Schließlich ist eine Nachrüstung der Industrieanlagen aus den vorgenannten Gründen mit unerwünscht hohem Aufwand und schlimmstenfalls auch mit unerwünschten Ausfallzeiten der Industrieanlage verbunden.A later integration of an evaluation and analysis device in an already existing industrial plant, e.g. B. a production plant, so for example the integration of an additional industrial computer for cloud connection in an existing production line, is therefore often problematic in the current state of the art. Finally, for the reasons mentioned above, retrofitting the industrial systems is associated with undesirably high costs and, in the worst case, with undesirable downtimes of the industrial system.
AufgabenstellungTask
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Aufwand zu verringern, der nötig ist, um eine zusätzliche Auswert- und Analyseeinrichtung in eine bestehende Industrieanlage zu integrieren.The object of the invention is to reduce the effort that is necessary to integrate an additional evaluation and analysis device into an existing industrial plant.
Diese Aufgabe wird durch die Kennzeichen der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is achieved by the characteristics of the independent claims.
Eine Sensorvorrichtung dient zur Übertragung von Signalzuständen von Maschinen einer Industrieanlage an eine Auswert- und/oder Analyseeinrichtung.A sensor device is used to transmit signal states from machines in an industrial plant to an evaluation and / or analysis device.
Die Sensorvorrichtung besitzt mindestens einen Lichtdetektor. Dieser dient der Detektion und zur Wandlung mindestens eines Lichtsignals einer an eine der Maschinen angeschlossene Signallampe in mindestens ein elektrisches Signal.The sensor device has at least one light detector. This is used to detect and convert at least one light signal from a signal lamp connected to one of the machines into at least one electrical signal.
Die Sensorvorrichtung besitzt weiterhin einen Mikroprozessor, der über mindestens eine elektrisch leitende Verbindung an den mindestens einen Lichtdetektor angeschlossen ist. Dieser Mikroprozessor dient zunächst dem Empfang des mindestens einen elektrischen Signals des Detektors über die mindestens eine elektrisch leitende Verbindung. Weiterhin dient der Mikroprozessor der Verarbeitung des mindestens einen elektrischen Signals in Zustandsdaten. Insbesondere kann der Prozessor dazu eingerichtet sein, eine Vielzahl derartiger elektrischer Signale in Zustandsdaten zu wandeln. Dazu kann der Mikroprozessor beispielsweise eine CPU (Central Prozessing Unit = Hauptprozessor) und einen kombinierten Daten- und Programmspeicher aufweisen. In dem kombinierten Daten- und Programmspeicher kann ein ausführbares Programm abgelegt sein, das zur besagten Verarbeitung des mindestens einen elektrischen Signals in Zustandsdaten geeignet ist. Diese Zustandsdaten beschreiben den Zustand der zur Industrieanlage gehörenden Maschinen und somit auch den Zustand der Industrieanlage.The sensor device also has a microprocessor which is connected to the at least one light detector via at least one electrically conductive connection. This microprocessor initially serves to receive the at least one electrical signal from the detector via the at least one electrically conductive connection. The microprocessor is also used to process the at least one electrical signal in status data. In particular, the processor can be set up to convert a large number of such electrical signals into status data. For this purpose, the microprocessor can, for example, have a CPU (central processing unit = main processor) and a combined data and program memory. An executable program which is suitable for said processing of the at least one electrical signal into status data can be stored in the combined data and program memory. These status data describe the status of the machines belonging to the industrial plant and thus also the status of the industrial plant.
Weiterhin besitzt die Sensorvorrichtung eine über eine Datenleitung an den Mikroprozessor angeschlossene drahtlose Übertragungsschnittstelle zur drahtlosen Übertragung der Zustandsdaten an die Auswert- und/oder Analyseeinrichtung.Furthermore, the sensor device has a wireless transmission interface connected to the microprocessor via a data line for wireless transmission of the status data to the evaluation and / or analysis device.
Bei der vorgenannten Industrieanlage kann es sich zum Beispiel um eine Produktionsanlage, beispielsweise eine Fertigungsstraße, einen Maschinenpark und/oder ein Kraftwerk, etc. handeln.The aforementioned industrial plant can be, for example, a production plant, for example a production line, a machine park and / or a power plant, etc.
Die möglichen Anwendungen einer solchen Sensorvorrichtung in Zusammenhang mit der besagten Auswert- und/oder Analyseeinrichtung sind vielfältig. Einige davon sollen im Folgenden exemplarisch und nicht beschränkend dargestellt werden, um eine Vorstellung von ihrem Nutzen zu geben:
- Bei der Auswert- und/oder Analyseeinrichtung kann es sich um einen separaten Computer, insbesondere einen Industrierechner, handeln, der insbesondere dazu in der Lage ist, eine Netzwerkanbindung und insbesondere eine Cloudanbindung herzustellen. Die Auswert- und/oder Analyseeinrichtung kann dann beispielsweise Zustandsdaten an eine Cloud o. ä. übertragen und insbesondere auch selbst verarbeiten.
- The evaluation and / or analysis device can be a separate computer, in particular an industrial computer, which is in particular able to establish a network connection and in particular a cloud connection. The evaluation and / or analysis device can then, for example, transmit status data to a cloud or the like and in particular also process it itself.
Alternativ oder ergänzend können die Zustandsdaten von einem sogenannten „IIoT“ (Industrial Internet of Things)- Gateway gesammelt, fusioniert und an einer zentralen Stelle auf einem Dashboard oder in einer Langzeitanalyse ausgewertet werden. Ein solches IIoT-Gateway zeichnet sich grundsätzlich dadurch aus, dass die Daten ressourcenschonend zumindest teilweise an Ort und Stelle, z. B. direkt am Endgerät und/oder innerhalb einer Fabrik o. ä., verarbeitet werden können, wobei das Verfahren aber trotzdem von den Vorteilen der Cloud profitiert.Alternatively or in addition, the status data can be collected, merged and evaluated at a central point on a dashboard or in a long-term analysis by a so-called “IIoT” (Industrial Internet of Things) gateway. Such an IIoT gateway is basically characterized by the fact that the data is at least partially on site, e.g. B. directly on the end device and / or within a factory or the like, can be processed, but the method still benefits from the advantages of the cloud.
Die Auswert- und/oder Analyseeinrichtung kann also einen Rechner, insbesondere mit einer Cloudanbindung, aufweisen. Der Rechner, z. B. ein Zentralrechner, kann dann beispielsweise dezentral auch dazu verwendet werden, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, z. B. wenn in einer Industrieanlage, insbesondere einer Produktionsanlage, ein bestimmtes Material zur Neige geht oder gar fehlt. Es kann aber alternativ oder ergänzend auch eine Steuerung der Industrieanlage über die Cloud erfolgen.The evaluation and / or analysis device can therefore have a computer, in particular with a cloud connection. The computer, e.g. B. a central computer, for example, can then also be used in a decentralized manner to take appropriate measures, e.g. B. when a certain material is running low or missing in an industrial plant, especially a production plant. Alternatively or additionally, the industrial plant can also be controlled via the cloud.
Auch können Maßnahmen zum Schutz der Industrieanlage unter Berücksichtigung zusätzlicher externer Informationen eingeleitet werden, die beispielsweise bestimmte Umweltbedingungen, z. B. Wetterbedingungen o. ä., betreffen. Diese können dann beispielsweise auch mit einer Vorhersage, beispielsweise mit einer Wettervorhersage, in Verbindung gebracht werden, wobei selbstverständlich auch die vorhandenen Informationen über den derzeitigen Zustand der Industrieanlage bei der Analyse ebenfalls berücksichtigt werden. Dadurch kann auch präventiv eingegriffen werden, also bereits bevor die Industrieanlage z. B. zu überhitzen droht und/oder einer zu hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt ist, wodurch bestimmte Werkstoffe, z. B. Kunststoffe, sich nicht mehr optimal verhalten, z. B. nicht mehr optimal zu bearbeiten sind, ein Abkühlungsprozess nicht mehr optimal stattfindet, etc.Measures to protect the industrial plant can also be initiated, taking into account additional external information, for example certain environmental conditions, e.g. B. Weather conditions o. Ä., Relate. These can then, for example, also be associated with a forecast, for example with a weather forecast, with the available information about the current state of the industrial plant also being taken into account in the analysis, of course. This means that preventive action can also be taken, i.e. before the industrial plant z. B. threatens to overheat and / or is exposed to too high humidity, whereby certain materials, such. B. plastics, no longer behave optimally, z. B. can no longer be processed optimally, a cooling process no longer takes place optimally, etc.
Ergänzend kann die Auswert- und/oder Analyseeinrichtung in einer vorteilhaften Ausgestaltung auch dazu genutzt werden, dezentral separate Steuerfunktionen manuell oder automatisch auszulösen oder zu übernehmen, z. B. eine Wasserkühlung einzuschalten, sobald eine einzelne Maschine eine Überhitzung signalisiert, oder eine Klimaanlage einschalten, um z. B. gefertigte Produkte beispielsweise bei ihrem Abkühlvorgang zu unterstützen und/oder zu schützen, etc.In addition, the evaluation and / or analysis device can also be used in an advantageous embodiment to manually or automatically trigger or take over separate control functions in a decentralized manner, e.g. B. to switch on a water cooling system as soon as a single machine signals overheating, or switch on an air conditioning system to e.g. B. to support and / or protect manufactured products during their cooling process, etc.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es sich bei dem elektrischen Signal, welches von dem Lichtdetektor der Sensorvorrichtung an deren Mikroprozessor übertragen wird, beispielsweise um ein diskretes Signal handeln, welches insbesondere nur zwei Zustände („An/Aus“) annehmen kann. Dies vereinfacht die Datenübertragung.In an advantageous embodiment, the electrical signal which is transmitted from the light detector of the sensor device to its microprocessor can be, for example, a discrete signal which, in particular, can only assume two states (“on / off”). This simplifies the data transfer.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann sich bei diesem elektrischen Signal aber auch um ein diskretes Signal handeln, welches mehr als zwei Zustände annehmen kann. Dadurch kann gleichzeitig mit dem binären Zustand („An/Aus“) zusätzlich auch zumindest eine weitere Information, z. B. die Farbe des Lichtsignals, übertagen werden.In another advantageous embodiment, this electrical signal can also be a discrete signal which can assume more than two states. In this way, at the same time as the binary status (“On / Off”), at least one additional piece of information, e.g. B. the color of the light signal are transmitted.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann sich bei dem elektrischen Signal, welches vom Lichtdetektor an den Mikroprozessor übertragen wird, auch um ein kontinuierliches Signal handeln. Dann kann der Mikroprozessor das Signal z. B. in zwei oder mehr Zustände (z. B. „An/Aus“) wandeln/digitalisieren, indem er z. B. das Über- bzw. In a further advantageous embodiment, the electrical signal which is transmitted from the light detector to the microprocessor can also be a continuous signal. Then the microprocessor can output the signal e.g. B. in convert / digitize two or more states (e.g. "On / Off") by e.g. B. the over or
Unterschreiten eines Schwellwertes registriert. Diese Variante ist besonders vorteilhaft, weil so der Mikroprozessor durch sein Programm, also softwareseitig, besonders flexibel an verschiedene Lichtdetektoren anpassbar ist.Falling below a threshold value registered. This variant is particularly advantageous because the microprocessor can be adapted particularly flexibly to different light detectors through its program, that is to say on the software side.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann es sich bei dem elektrischen Signal auch um ein Datensignal, also eine codierte Bitfolge, handeln. Dies hat den Vorteil, dass bereits im Lichtdetektor eine Wandlung des Signals in Daten stattfindet, wodurch die gesamte Rechenleistung dezentral optimiert wird, indem sie mit der Zahl der zu detektierenden Signale und der Zahl der Lichtdetektoren automatisch zunimmt.In a further advantageous embodiment, the electrical signal can also be a data signal, that is to say a coded bit sequence. This has the advantage that the signal is already converted into data in the light detector, as a result of which the entire computing power is optimized in a decentralized manner by automatically increasing with the number of signals to be detected and the number of light detectors.
Die Übertragung des Signals vom Lichtdetektor an den Mikroprozessor kann besonders vorteilhaft mittels eines sogenannten „Interrupts“ stattfinden. Ein solcher Interrupt zeichnet sich üblicherweise dadurch aus, dass der Mikroprozessor an einem dafür vorgesehenen Anschluss durch ein daran anliegendes Interruptsignal seinen zuvor geplanten Programmablauf unterbricht und zunächst in einen separaten, dafür vorgesehenen Programmteil, nämlich eine ISR (Interrupt Service Routine), springt, um diesen vorrangig abzuarbeiten. Im vorliegenden Fall kann somit der Lichtdetektor den Mikroprozessor in einer solchen ISR jederzeit zum Empfang des elektrischen Signals auffordern. Danach setzt der Mikroprozessor seinen geplanten Programmablauf an der zuvor unterbrochenen Stelle fort.The transmission of the signal from the light detector to the microprocessor can take place particularly advantageously by means of a so-called “interrupt”. Such an interrupt is usually characterized by the fact that the microprocessor interrupts its previously planned program sequence at a connection provided for this purpose by means of an interrupt signal applied to it and first jumps to a separate program part provided for this purpose, namely an ISR (Interrupt Service Routine), to address it to be processed with priority. In the present case, the light detector can request the microprocessor in such an ISR to receive the electrical signal at any time. The microprocessor then continues its planned program sequence at the previously interrupted point.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Sensorvorrichtung dazu in der Lage, mittels jedes Lichtdetektors zwei Signalzustände zu ermitteln, nämlich „an“ und „aus“. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn an jeder Lichtquelle ein Lichtdetektor angebracht ist.In a preferred embodiment, the sensor device is able to use each light detector to determine two signal states, namely “on” and “off”. This is particularly advantageous when a light detector is attached to each light source.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Sensorvorrichtung dazu für jedes zu detektierende Lichtsignal, insbesondere für jede Lichtquelle der Signallampe, einen dazugehörigen Lichtdetektor bereitstellen. Dieser Lichtdetektor ist dazu in der Lage, die Lichtintensität des betreffenden Lichtsignals zu detektieren.In an advantageous embodiment, the sensor device can provide an associated light detector for each light signal to be detected, in particular for each light source of the signal lamp. This light detector is able to detect the light intensity of the light signal in question.
Dies ist besonders vorteilhaft, weil dadurch eine schnelle und unaufwändige Digitalisierung ermöglicht wird. Weiterhin ist dadurch eine besonders geringe Fehleranfälligkeit gegeben. Schließlich ist dann jeder Lichtdetektor dazu eingerichtet, lediglich die Intensität des Lichtsignals der Lichtquelle, an der er angeordnet ist, zu detektieren.This is particularly advantageous because it enables fast and inexpensive digitization. Furthermore, this results in a particularly low susceptibility to errors. Finally, each light detector is then set up to detect only the intensity of the light signal from the light source on which it is arranged.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform stellt die Sensorvorrichtung zur Detektion mehrerer zueinander verschiedenfarbiger Lichtsignale einen farbselektiven Lichtdetektor bereit, welcher also dazu geeignet ist, nicht nur die Intensität, sondern zusätzlich auch die Farbe des jeweiligen Lichtsignals zu detektieren. Dies hat den Vorteil, dass Detektoren eingespart werden, wodurch Kosten und Bauraum eingespart werden können.In another advantageous embodiment, the sensor device provides a color-selective light detector for detecting several mutually differently colored light signals, which is therefore suitable for detecting not only the intensity, but also the color of the respective light signal. This has the advantage that detectors are saved, as a result of which costs and installation space can be saved.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann dieser farbselektive Lichtdetektor mit sämtlichen verschiedenfarbigen Lichtquellen einer Signallampe über je eine Lichtleitung, z. B. einen Lichtwellenleiter, insbesondere ein Glasfaserkabel, verbunden sein. Somit stellt die Sensorvorrichtung für mehrere der zu detektierenden Lichtsignale je eine solche Lichtleitung bereit, welcher dem Lichtdetektor das jeweilige Lichtsignal zuführt. Dadurch ist der Lichtsensor flexibel positionierbar, was die Konstruktion der Sensoranordnung und ihre Montage vorteilhaft vereinfacht.In a particularly preferred embodiment, this color-selective light detector can be connected to all differently colored light sources of a signal lamp via one light line, e.g. B. an optical fiber, in particular a fiber optic cable, be connected. Thus, the sensor device provides a light guide for several of the light signals to be detected, which guides the light signal to the light detector. As a result, the light sensor can be positioned flexibly, which advantageously simplifies the construction of the sensor arrangement and its assembly.
Alternativ oder ergänzend kann der farbselektive Lichtdetektor in der Nähe einer der Lichtquellen der Signallampe angeordnet und mit den anderen Lichtquellen dieser Signallampe über Lichtleitungen, z. B. Lichtwellenleiter, insbesondere Glasfaserkabel, verbunden sein. Dadurch wird gegenüber der vorgenannten Variante vorteilhafterweise eine Lichtleitung eingespart. Für eine Anzahl n zu detektierende Lichtsignale werden dann schließlich nur noch n-1 Lichtleitungen benötigt. Falls die Signallampe mehr als zwei Lichtquellen besitzt, die Anzahl der Lichtsignale also n > 2 beträgt, ist auch in diesem Fall der Lichtdetektor mit mehreren verschiedenfarbigen Lichtquellen der Signallampe über je einen Lichtwellenleiter verbunden.Alternatively or in addition, the color-selective light detector can be arranged in the vicinity of one of the light sources of the signal lamp and connected to the other light sources of this signal lamp via light lines, e.g. B. fiber optic cables, in particular fiber optic cables, be connected. This advantageously saves a light guide compared to the aforementioned variant. For a number n of light signals to be detected, only n-1 light guides are then ultimately required. If the signal lamp has more than two light sources, i.e. the number of light signals is n> 2, in this case too the light detector is connected to several differently colored light sources of the signal lamp via one optical waveguide each.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann es sich bei dem Lichtdetektor um eine Photovoltaikzelle, insbesondere eine Solarzelle, handeln. Dadurch kann gleichzeitig die zur Verarbeitung des Lichtsignals erforderliche Energie gleich aus dem Lichtsignal gewonnen werden. Alternativ kann auch die Photovoltaikzelle, insbesondere die Solarzelle, ausschließlich zum Zweck der elektrischen Energieerzeugung und zusätzlich zum besagten Lichtdetektor eingesetzt werden.In a particularly advantageous embodiment, the light detector can be a photovoltaic cell, in particular a solar cell. As a result, the energy required for processing the light signal can be obtained from the light signal at the same time. Alternatively, the photovoltaic cell, in particular the solar cell, can also be used exclusively for the purpose of generating electrical energy and in addition to the said light detector.
Eine Sensoranordnung kann mehrere dieser Sensorvorrichtungen und mehrere Signallampen mit jeweils mehreren zueinander verschiedenfarbigen Lichtquellen aufweisen. Dann kann an jeder Signallampe jeweils eine der Sensorvorrichtungen angeordnet sein. Insbesondere die Befestigung der Sensorvorrichtung an der dazugehörigen Signallampe ist dabei besonders vorteilhaft, weil dadurch die Relativposition der Lichtdetektoren zu den Lichtquellen optimal festlegbar und bis auf Weiteres unveränderlich ist. Auch lässt sich auf diese Weise der Einfall von Streulicht wirkungsvoll und zuverlässig verhindern.A sensor arrangement can have several of these sensor devices and several signal lamps, each with several different colored light sources. One of the sensor devices can then be arranged on each signal lamp. In particular, the attachment of the sensor device to the associated signal lamp is particularly advantageous because it allows the position of the light detectors relative to the light sources to be optimally determined and for the time being is immutable. In this way, the incidence of scattered light can also be effectively and reliably prevented.
Ein Sensorsystem kann eine solche Sensoranordnung und zusätzlich eine Auswert- und Analyseeinrichtung besitzen. Wie bereits erwähnt, besitzt jede Sensorvorrichtung eine Schnittstelle für drahtlose Übertragungsverfahren, insbesondere eine Funkschnittstelle. Die Auswert- und Analyseeinrichtung besitzt eine weitere drahtlose Übertragungsschnittstelle, insbesondere eine Funkschnittstelle. Die drahtlose Übertragungsschnittstelle der Sensorvorrichtung und die weitere drahtlose Übertragungsschnittstelle der Auswert- und Analyseeinrichtung stehen miteinander in einer Funkverbindung. Somit kann sie die besagten Lichtsignale der Signallampe, an der sie angeordnet ist, zu Zustandsdaten verarbeiten und diesen Zustandsdaten über diese drahtlose Übertragungsschnittstelle über die Funkverbindung an die weitere drahtlose Übertragungsschnittstelle der Auswert- und/oder Analyseeinrichtung übertragen.A sensor system can have such a sensor arrangement and also an evaluation and analysis device. As already mentioned, each sensor device has an interface for wireless transmission methods, in particular a radio interface. The evaluation and analysis device has a further wireless transmission interface, in particular a radio interface. The wireless transmission interface of the sensor device and the further wireless transmission interface of the evaluation and analysis device are in radio communication with one another. It can thus process the said light signals from the signal lamp on which it is arranged to form status data and transmit this status data via this wireless transmission interface via the radio link to the further wireless transmission interface of the evaluation and / or analysis device.
Weiterhin kann die Auswert- und/oder Analyseeinrichtung dazu eingerichtet sein, Zustandsdaten an eine Cloud übertragen. Alternativ oder ergänzend kann sie dazu eingerichtet sein, die Zustandsdaten selbst zu verarbeiten und sie dezentral in Form eines IIoT-Gateways zu sammeln und an einer zentralen Stelle auf einem Dashboard oder in Form einer Langzeitanalyse auszuwerten.Furthermore, the evaluation and / or analysis device can be set up to transmit status data to a cloud. Alternatively or additionally, it can be set up to process the status data itself and to collect it decentrally in the form of an IIoT gateway and evaluate it at a central point on a dashboard or in the form of a long-term analysis.
Im Folgenden wird beispielhaft ein Verfahren zur Übertragung von Signalzuständen, z. B. mit einer Sensorvorrichtung und insbesondere einer Sensoranordnung, insbesondere einem Sensorsystem der vorgenannten Art, beschrieben:
- Eine Maschine kann zu einer Industrieanlage, beispielsweise zu einem Maschinenpark, einer Fertigungsstraße, etc. gehören. Weiterhin kann sie verschiedene Zustände besitzen, z. B. Auslastung, Temperatur, Energieverbrauch, ablaufendes Wartungsintervalle, etc. sowie weitere individuelle maschinenspezifische Parameter.
- A machine can be part of an industrial plant, for example a machine park, a production line, etc. Furthermore, it can have different states, e.g. B. utilization, temperature, energy consumption, expiring maintenance intervals, etc. as well as other individual machine-specific parameters.
An jede dieser Maschinen ist jeweils eine Signallampe angeschlossen. Diese signalisiert mindestens einen Zustand der Maschine durch mindestens ein Lichtsignal. Dabei können verschiedene Maschinen verschiedene Protokolle verwenden, um ihre Zustände an die jeweils daran angeschlossenen Signallampen zu übertragen. Die an die jeweiligen Maschinen angeschlossenen Signallampen sind an das jeweilige Protokoll angepasst, um die Zustände derjenigen Maschinen, an die sie angeschlossen sind, optisch zu signalisieren. Viele Industrieanlagen sind auf diese Weise historisch gewachsen.A signal lamp is connected to each of these machines. This signals at least one state of the machine by means of at least one light signal. Different machines can use different protocols to transmit their states to the signal lamps connected to them. The signal lamps connected to the respective machines are adapted to the respective protocol in order to visually signal the states of the machines to which they are connected. Many industrial plants have grown historically in this way.
Um den Zustand solcher Industrieanlagen mit einer einheitlichen Sensoranordnung zu überwachen und diese Sensoranordnung weiterhin auch universell einsetzen zu können, werden nun die Lichtsignale der Lichtquellen der besagten Signallampen, welche bereits in der Industrieanlage existieren, mittels Lichtdetektoren ausgelesen. Dazu wird zumindest die Intensität des jeweiligen Lichtsignals detektiert.In order to monitor the state of such industrial plants with a uniform sensor arrangement and to be able to continue to use this sensor arrangement universally, the light signals of the light sources of the said signal lamps, which already exist in the industrial plant, are now read out by means of light detectors. For this purpose, at least the intensity of the respective light signal is detected.
Dabei wird das jeweilige Lichtsignal durch den dazugehörigen Lichtdetektor in mindestens ein elektrisches Signal gewandelt und dann an einen Mikroprozessor übertragen, beispielsweise mittels des besagten Interrupts.The respective light signal is converted into at least one electrical signal by the associated light detector and then transmitted to a microprocessor, for example by means of the aforementioned interrupt.
Nun kann der Mikroprozessor mit seinem Programm daraus Zustandsdaten gewinnen und über eine drahtlose Übertragungsschnittstelle an eine Auswert- und/oder Analyseeinrichtung übertragen.The microprocessor can now use its program to obtain status data therefrom and transmit it to an evaluation and / or analysis device via a wireless transmission interface.
Eine solche Sensoranordnung und ein solches Verfahren sind besonders vorteilhaft, weil die Zustandssignale vieler verschiedener Industrieanlage dadurch vereinheitlicht werden können. Das besagte Sensorsystem kann also ohne Weiteres und mit äußerst geringem Aufwand in eine Vielzahl verschiedenster Industrieanlagen integriert und in Betrieb genommen werden, ohne dabei den Betrieb der Industrieanlagen nachteilig zu unterbrechen.Such a sensor arrangement and such a method are particularly advantageous because the status signals of many different industrial systems can be standardized as a result. The said sensor system can therefore be integrated and put into operation in a large number of different industrial plants without further ado and with extremely little effort, without disadvantageously interrupting the operation of the industrial plants.
FigurenlisteFigure list
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
-
1a eine Signallampe mit einer Sensorvorrichtung mit mehreren Lichtdetektoren; -
1b eine Signallampe mit einer modifizierten Sensorvorrichtung mit einem Lichtdetektor und mehreren Lichtwellenleitern; -
2 eine Industrieanlage mit mehreren Maschinen und einem intergierten Sensorsystem.
-
1a a signal lamp with a sensor device with a plurality of light detectors; -
1b a signal lamp with a modified sensor device with a light detector and several optical fibers; -
2 an industrial plant with several machines and an integrated sensor system.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.The figures contain partially simplified, schematic representations. In some cases, identical reference symbols are used for identical, but possibly not identical elements. Different views of the same elements could be scaled differently.
Die
Lichtquellen
Lichtquelle
Selbstverständlich ist die Anzahl der Lichtquellen dabei beispielhaft gewählt. Es könnte in anderen Ausführungen je nach Bedarf auch eine andere Anzahl an Lichtquellen
Die Lichtdetektoren
Der Mikroprozessor
Weiterhin besitzt die Sensorvorrichtung
Die
- ART: „Betriebstemperatur“; ZUSTAND: „Überhitzt‟/ „In Ordnung“
- ART: „Luftfeuchtigkeit“; ZUSTAND: „Im akzeptablen Bereich“/ „Kritisch“
- ART: „Wartungsintervall“; ZUSTAND: „Abgelaufen“/ „noch nicht abgelaufen“, etc.
- TYPE: "Operating Temperature"; CONDITION: "Overheated" / "OK"
- TYPE: "Humidity"; CONDITION: "In the acceptable range" / "Critical"
- ART: "Maintenance Interval"; CONDITION: "Expired" / "Not yet expired", etc.
Über eine einzige elektrisch leitende Verbindung
Die
Maschinen
An jeder Signallampe
Jede Sensorvorrichtung
Die Auswert- und Analyseeinrichtung besitzt ein IIoT („Industrial Internet of Things“) - Gate sowie eine Anbindung zu einer Cloud
Die Auswert- und Analyseeinrichtung
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.Even if various aspects or features of the invention are each shown in combination in the figures, it is clear to the person skilled in the art - unless otherwise stated - that the combinations shown and discussed are not the only possible ones. In particular, corresponding units or feature complexes from different exemplary embodiments can be exchanged with one another.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1, 1', 1''1, 1 ', 1' '
- verschiedene Signallampendifferent signal lamps
- 10, 10', 10", 10'''10, 10 ', 10 ", 10' ''
- verschiedenfarbige Lichtquellen einer Signallampe different colored light sources of a signal lamp
- 2, 2'2, 2 '
- Sensorvorrichtung, modifizierte SensorvorrichtungSensor device, modified sensor device
- 2020th
- Lichtdetektor (Intensitätsmessung)Light detector (intensity measurement)
- 200200
- farbsensitiver Lichtdetektor (Intensitäts- und Farbmessung)color-sensitive light detector (intensity and color measurement)
- 21, 21', 21'', 21''', 21''''21, 21 ', 21' ', 21' '', 21 '' ''
- elektrisch leitende Verbindungen (Leiterbahnen)electrically conductive connections (conductor tracks)
- 210, 210', 210", 210'''210, 210 ', 210 ", 210' ''
- Lichtwellenleiteroptical fiber
- 2222nd
- Mikroprozessormicroprocessor
- 2323
- drahtlose Übertragungsschnittstelle/ Funkschnittstelle der Sensorvorrichtungwireless transmission interface / radio interface of the sensor device
- 231231
- Datenleitung Data line
- 3, 3', 3"3, 3 ', 3 "
- Maschinen machinery
- 44th
- Cloud Cloud
- 55
- Auswert- und/oder AnalyseeinrichtungEvaluation and / or analysis device
- 5353
- drahtlose Übertragungsschnittstelle/ Funkschnittstelle der Auswert- und/oder Analyseeinrichtungwireless transmission interface / radio interface of the evaluation and / or analysis device
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10124132 A1 [0007]DE 10124132 A1 [0007]
- EP 1575011 A1 [0008]EP 1575011 A1 [0008]
- EP 2209099 A1 [0009]EP 2209099 A1 [0009]
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