DE102019216393A1 - Feldgerät zur prozessautomatisierung im industriellen umfeld - Google Patents

Feldgerät zur prozessautomatisierung im industriellen umfeld Download PDF

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Abstract

Feldgerät zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld mit einer Steuereinheit, die zum Erzeugen einer Mehrzahl von Prüfprotokollen zu verschiedenen Zeitpunkten und zum Kennzeichnen jedes Prüfprotokolls mit einem Zeitstempel eingerichtet ist. Die Steuereinheit ist weiterhin eingerichtet, die Daten von zwei der Prüfprotokolle miteinander zu vergleichen und Unterschiede zu identifizieren, sowie Informationen über die identifizierten Unterschiede als Signal auszugeben.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Sensoren im industriellen Umfeld. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Feldgerät zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld, eine Steuereinheit für ein Messgerät, ein Verfahren für ein Feldgerät zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.
  • Hintergrund
  • Im industriellen Umfeld werden zur Prozessautomatisierung bestimmte Feldgeräte verwendet. Beispiele hierfür sind Füllstandmessgeräte, Grenzstandsensoren, Druckmessgeräte, Durchflussmessgeräte oder Temperaturmessgeräte. Zur Funktionskontrolle und Wartung dieser Feldgeräte können Testmessungen durchgeführt werden, um herauszufinden, ob das Feldgerät korrekte Messdaten liefert. Dieses Vorgehen ist oft aufwendig.
  • Zusammenfassung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Betrieb von Feldgeräten zuverlässig und effizient zu gestalten.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
  • Ein erster Aspekt betrifft ein Feldgerät zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld. Das Feldgerät weist eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist zum Erzeugen einer Mehrzahl (zwei oder mehr) von Prüfprotokollen zu verschiedenen Zeitpunkten und zum Kennzeichnen jedes dieser Prüfprotokolle mit einem entsprechenden Zeitstempel, der mit dem Zeitpunkt der Erstellung des jeweiligen Prüfprotokolls korreliert.
  • Unter dem Begriff „Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld“ kann ein Teilgebiet der Technik verstanden werden, welches alle Maßnahmen zum Betrieb von Maschinen und Anlagen ohne Mitwirkung des Menschen beinhaltet. Ein Ziel der Prozessautomatisierung ist es, das Zusammenspiel einzelner Komponenten einer Werksanlage in den Bereichen Chemie, Lebensmittel, Pharma, Erdöl, Papier, Energie, Wasser-/Abwasser, Zement, Schifffahrt oder Bergbau zu automatisieren. Hierzu können eine Vielzahl an Sensoren eingesetzt werden, welche insbesondere an die spezifischen Anforderungen der Prozessindustrie, wie bspw. mechanische Stabilität, Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzung, extremen Temperaturen und extremen Drücken, angepasst sind. Messwerte dieser Sensoren werden üblicherweise an eine Leitwarte übermittelt, in welcher Prozessparameter wie Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Druck oder Dichte überwacht und Einstellungen für die gesamte Werksanlage manuell oder automatisiert verändert werden können.
  • Ein Teilgebiet der Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Logistikautomation. Mit Hilfe von Distanz- und Winkelsensoren werden im Bereich der Logistikautomation Abläufe innerhalb eines Gebäudes oder innerhalb einer einzelnen Logistikanlage automatisiert. Typische Anwendungen finden z.B. Systeme zur Logistikautomation im Bereich der Gepäck- und Frachtabfertigung an Flughäfen, im Bereich der Verkehrsüberwachung (Mautsysteme), im Handel, der Paketdistribution oder aber auch im Bereich der Gebäudesicherung (Zutrittskontrolle). Gemein ist den zuvor aufgezählten Beispielen, dass eine Präsenzerkennung in Kombination mit einer genauen Vermessung der Größe und der Lage eines Objektes von der jeweiligen Anwendungsseite gefordert wird. Hierfür können Sensoren auf Basis optischer Messverfahren mittels Laser, LED, 2D-Kameras oder 3D-Kameras, die nach dem Laufzeitprinzip (time of flight, ToF) Abstände erfassen, verwendet werden.
  • Ein weiteres Teilgebiet der Automatisierung im industriellen Umfeld betrifft die Fabrik-/Fertigungsautomation. Anwendungsfälle hierzu finden sich in den unterschiedlichsten Branchen wie Automobilherstellung, Nahrungsmittelherstellung, Pharmaindustrie oder allgemein im Bereich der Verpackung. Ziel der Fabrikautomation ist, die Herstellung von Gütern durch Maschinen, Fertigungslinien und/oder Roboter zu automatisieren, d. h. ohne Mitwirkung des Menschen ablaufen zu lassen. Die hierbei verwendeten Sensoren und spezifischen Anforderungen im Hinblick auf die Messgenauigkeit bei der Erfassung der Lage und Größe eines Objektes sind mit denen der im vorigen Beispiel der Logistikautomation vergleichbar.
  • Das Feldgerät generiert nach entsprechenden, nachfolgend genannten Bedingungen, Prüfprotokolle die mit individuellen Zeitstempeln versehen sind. Jedes Prüfprotokoll weist eine Vielzahl von Daten auf, die mit der Funktion des Feldgeräts korrespondieren und das Feldgerät beschreiben. Beispiele hierfür sind Rohmessdaten, daraus berechnete Prozessgrößen wie Füllstand, Durchfluss, Druck, Dichte, Temperatur, etc., aber auch Daten die im Bereich der Diagnose zu sehen sind wie Energieverbrauch, Signal/Rausch-Verhältnis, Echobreite, Echoamplitude, Statussignale, Elektroniktemperatur, Quarzfrequenz des Sensormoduls, Informationen über eine Füllstandsechoexistenz, Offsets, Abgleichbereiche, Linearisierungspunkte, Software- und Hardwarestände, Checksummen, Prüfsummen, Kalibrierdatengültigkeit, Schleppzeiger (Druck, Temperatur, Füllstand...), zeitliche Abläufe im Sensor, sensorspezifische Zusatzprotokollpunkte.
  • Die Steuereinheit ist weiterhin eingerichtet, die Daten von zwei der Prüfprotokolle (oder mehr als zwei der Prüfprotokolle) miteinander zu vergleichen und Unterschiede selbstständig zu identifizieren. Die Steuereinheit ist darüber hinaus eingerichtet, ein Signal zu erzeugen, welches Informationen über diese identifizierten Unterschiede enthält, und dieses Signal auszugeben. Das Feldgerät kann eingerichtet sein, das Signal aktiv auszugeben, falls bestimmte Kriterien erfüllt sind, beispielsweise ein festgestellter Unterschied einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass dieses Signal von einem Benutzer abgefragt bzw. angefordert wird, beispielsweise durch Auslesen eines Speichers des Feldgeräts.
  • In einem einfachen Fall handelt es sich bei dem Signal um den Hinweis, dass eine bestimmte Messgröße, die vom Feldgerät erfasst wurde, Unregelmäßigkeiten oder eine Spitze aufweist. Dies kann beispielsweise auftreten, wenn sich die Temperatur signifikant erhöht hat (Temperaturspitze resultierend aus einem Schleppzeigerwert), was beispielsweise im Rahmen einer Tankreinigung mit höheren Temperaturen als im Prozessbetrieb, passieren kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, den Zeitpunkt für die Erzeugung eines Prüfprotokolls basierend auf ein bestimmtes Triggerereignis im Feldgerät festzulegen. Beispiele für so ein Triggerereignis kann eine Tankreinigung sein bzw. eine damit zusammenhängende starke Änderung der Temperatur, ein Signal von einem Benutzer oder ein besonderes Messereignis. Weitere mögliche Triggerereignisse sind erhöhte Druckstöße beim Drucksensor, ausgelöst beispielsweise durch Druckspitzen im Prozess oder auch beim Reinigen durch direktes Einstrahlen der Reinigungsflüssigkeit auf die Sensormembran. Oder das Wegfallen, über einen längeren Zeitraum, des Echonutzsignals beim Radarsensor, beispielsweise verursacht durch starke auftretende Schaumbildung im Prozess oder die Verringerung des Signal-Rausch-Abstandes dies beispielsweise verursacht durch eine sehr niedrige Dielektrizitätskonstante des zu messenden Produkts. Bei „intelligenten“ Vibrationsgrenzschaltern (nächste, in der Entwicklung befindliche Generation von Schwinggabeln) kann die Schwingfrequenz bei Überschreiten eines Limits als Triggerereignis dienen. Eine Schwingfrequenz unterhalb eines Limits deutet darauf hin, dass sich Anbackungen an der Schwinggabel gebildet haben könnten. Eine Schwingfrequenz oberhalb eines Limits deutet darauf hin, dass Korrosion die Masse der Schwinggabeln reduziert haben könnte.
  • Das Feldgerät ist eingerichtet, solche Auffälligkeiten (identifizierte Unterschiede) einem Benutzer mitzuteilen oder zumindest Informationen darüber in seinem Speicher abzuspeichern, so dass sie bei der nächsten Gelegenheit abgefragt werden können.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, den Zeitpunkt für die Erzeugung eines Prüfprotokolls selbstständig festzulegen. Dies kann zeitlich getriggert sein (z.B. jedes halbe Jahr) oder auch eventgetriggert sein (z.B beim Unterschreiten eines bestimmten Füllstands oder Druck). Alternativ oder zusätzlich können Zeitpunkte für die Erstellung der Prüfprotokolle auch von einem Benutzer festgelegt sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das von der Steuereinheit erzeugte Signal nicht Informationen über alle identifizierten Unterschiede. Beispielsweise können Schwellwerte festgelegt werden und nur wenn ein Unterschied den entsprechenden Schwellwert übersteigt, wird das entsprechende Signal mit den Informationen über den identifizierten Unterschied erzeugt und ausgegeben.
  • Der Begriff Steuereinheit ist breit auszulegen. Hierbei kann es sich um eine zusammenhängende Einheit handeln. Die einzelnen Komponenten der Steuereinheit können jedoch auch verteilt angeordnet sein. Die Steuereinheit ist beispielsweise in Form einer Steuerschaltung, eines elektrischen Schaltkreises mit einem oder mehreren Prozessoren oder in Form einer anderen Steuerung eingerichtet.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält das von der Steuereinheit erzeugte Signal Informationen über zukünftige Wartungsmaßnahmen, welche die Steuereinheit unter Berücksichtigung der identifizierten Unterschiede erzeugt hat. Beispielsweise ist die Steuereinheit eingerichtet, den Zeitpunkt und/oder die notwendigen Maßnahmen, die bei einer zukünftigen Wartung getroffen werden sollten, auszugeben.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit eingerichtet, ein Alarmsignal auszugeben, falls der Vergleich der Prüfprotokolle auf eine Fehlfunktion des Feldgeräts schließen lässt.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft eine Steuereinheit für ein Messgerät, eingerichtet zum Erzeugen einer Mehrzahl von Prüfprotokollen zu verschiedenen Zeitpunkten und zum Kennzeichnen jedes Prüfprotokolls mit einem Zeitstempel. Jedes Prüfprotokoll weist hierbei Daten auf, die mit der Funktion des Messgeräts korrespondieren. Die Steuereinheit ist eingerichtet, die Daten von zwei der Prüfprotokolle miteinander zu vergleichen und Unterschiede zu identifizieren, sowie ein Signal zu erzeugen, welches Informationen über die identifizierten Unterschiede enthält, dieses Signal auszugeben.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren für ein Feldgerät zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld und insbesondere zur Erfassung von Messdaten. Es werden über die Zeit mehrere Prüfprotokolle erzeugt, zu verschiedenen Zeitpunkten. Jedes der erzeugten Prüfprotokolle wird mit einem eigenen Zeitstempel versehen. Jedes Prüfprotokoll weist Daten auf, die mit der Funktion des Feldgeräts korrespondieren. Diese Daten werden miteinander verglichen und Unterschiede identifiziert. Es wird ein Signal erzeugt, welches Informationen über die identifizierten Unterschiede enthält und das Signal wird gegebenenfalls dann auch automatisch ausgegeben.
  • Das Verfahren dient der autarken Erstellung und Speicherung von Prüfprotokollen mit jeweiligen Zeitstempel, die am Feldgerät manuell oder auch automatisiert gestartet werden können. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine Generierung und Visualisierung von feldgerätespezifischen Daten, insbesondere durch Ermittlung von Deltawerten, aus dem Vergleich der zeitlich unterschiedlichen Prüfprotokolle bzw. darin gespeicherten Daten. Dies kann automatisiert durchgeführt werden. Die Prüfprotokolldaten werden in Bezug auf Funktion, Wartung, Diagnose, Verhalten ... im Feldgerät intern analysiert und das Ergebnis bzw. die Auswertung wiederum dem Anwender/Bediener zur vorausschauenden Prozessoptimierung über verdrahtete, konventionelle vor Ort Anzeige-Bediendisplays oder auch über drahtlose Kommunikationssysteme (z.B. Bluetooth) an geeignete drahtlose Bediengeräte (z.B. Smartphone, Tablets), die über entsprechende Bedienprogramme (z.B. VEGA Tools APP) verfügen, weitergeleitet.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Programmelement, das, wenn es auf einer Steuereinheit eines Feldgeräts ausgeführt wird, das Feldgerät anleitet, die oben und im Folgenden beschriebenen Schritte durchzuführen.
  • Das Computerprogramm kann beispielsweise in einem Arbeitsspeicher einer Datenverarbeitungseinrichtung, wie etwa eines Datenprozessors geladen und/oder gespeichert sein, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung auch Teil einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sein kann. Diese Datenverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, Verfahrensschritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, das Computerprogramm bzw. das Verfahren automatisch auszuführen und/oder Eingaben eines Benutzers auszuführen. Das Computerprogramm kann auch über ein Datennetzwerk, wie etwa das Internet, bereitgestellt und von einem solchen Datennetzwerk aus in den Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungseinrichtung heruntergeladen werden. Das Computerprogramm kann auch eine Aktualisierung eines bereits vorhandenen Computerprogramms umfassen, wodurch das vorhandene Computerprogramm beispielsweise zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens befähigt werden kann.
  • Das computerlesbare Speichermedium kann insbesondere, aber nicht notwendigerweise, ein nichtflüchtiges Medium sein, das sich insbesondere zum Speichern und/oder Verteilen eines Computerprogramms eignet. Das computerlesbare Speichermedium kann eine CD-ROM, eine DVD-ROM, ein optisches Speichermedium, ein Festkörpermedium oder ähnliches sein, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird. Zusätzlich oder alternativ dazu, kann das computerlesbare Speichermedium auch in anderer Form verteilt bzw. vertrieben werden, beispielsweise über ein Datennetzwerk, wie etwa das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme. Hierzu kann das computerlesbare Speichermedium beispielsweise als ein oder mehrere Datenpakete ausgeführt sein.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein oben beschriebenes Programmelement gespeichert ist.
  • Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren weitere Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Feldgerät gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • 2 zeigt ein Feldgerät gemäß einer zweiten Ausführungsform.
    • 3 zeigt ein Feldgerät gemäß einer dritten Ausführungsform.
    • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt ein Feldgerät am Beispiel eines Radar-Füllstandsensors 100, der eine Steuereinheit 101, einen Speicher 102 und eine Sensorik aufweist.
  • Das Programmelement, das die Steuereinheit ausführt, mit den dazu benötigten Gerätebeschreibungstechnologien, wie z.B. DTM, basierend auf der FDT-Technologie, kann, gemäß einer Ausführungsform, bei manueller Anforderung, beispielsweise über einen Softwareschalter im DTM, ein Prüfprotokoll generieren. Dieses kann dann vom Anwender/Benutzer ausgedruckt oder als Datei auf einem Datenträger archiviert werden. Diese Prüfprotokolle dienen den Anwender zur Qualitätskontrolle des eingesetzten Feldgerätes beispielsweise zur einfacheren Erwirkung von Metrologie-Zulassungen die von Behörden gefordert werden. Die Erzeugung der Prüfprotokolle ist nur deswegen möglich, da die intelligenten Feldgerätetechnik bereits mit internen Prüfroutinen und Prüfalgorithmen ausgestattet sind.
  • Bei Anforderung eines Prüfprotokolls im Feldgerät werden diese Prüfroutinen und Prüfalgorithmen (quasi als interne Funktion) gestartet und für die Generierung und Ausfüllen des Prüfprotokolls genutzt. Das Prüfprotokoll kann dann vom Bediener/Anwender entsprechend den Anforderungen und Bedürfnisse genutzt werden. Im Bedienprogramm wird beispielsweise bei Anforderung (SoftwareSchalter im DTM) durch einen Bediener/Anwender eine interne Funktion ausgelöst, die eine Art Negativliste generiert. Das Durchlaufen der einzelnen Punkte dieser Negativliste, ohne die Ermittlung oder das Detektieren von Fehlern, bedeutet als Ergebnis, dass alle Prüfpunkte für gut befunden worden sind und quasi als „grün“ markiert werden, so dass der Prüfbericht als Bestanden bzw. positiv ausfällt. Wenn einzelne Prüfpunkte dieser Negativliste fehlerhaft sind, werden diese als Fehler bzw. als „rot“ markiert, so dass der Prüfbericht unter Umständen und abhängig von der Gewichtung des Fehlers, als nicht Bestanden bzw. negativ ausfallen kann.
  • Im Folgenden wird ein Verfahren für Feldgeräte der Prozess- und Fabrikautomation beschrieben, das zur schnellen und komfortablen Übernahme von veränderten Konfigurationsdaten / Parametrierdaten aus einem manuell oder automatisiert und zyklisch generierten Prüfprotokoll genutzt werden kann. Dabei dient das Verfahren auch zur autarken Erstellung historischer Prüfprotokolle. Das Verfahren kann zudem durch Ermittlung von Deltawerten aus den unterschiedlichen Prüfprotokollen mit unterschiedlichen Zeitstempeln Informationen in Bezug auf Funktion, Wartung, Diagnose, Verhalten, ... berechnen und weiterleiten. Diese Informationen können dann vor Ort oder im mobilen Bediengerät visualisiert werden und dem Anwender letztendlich zur vorausschauenden Prozessoptimierung dienen.
  • Die Erfindung baut auf die oben beschriebenen Mechanismen auf und erweitert diese, so dass der Ablauf der Generierung der Prüfprotokolle neben dem manuell gesteuerten Verfahren auch selbständig in automatisierter Form ablaufen kann. Der Bediener/Anwender kann zum Einen die Prüfprotokolle manuell veranlassen, z.B. durch Knopfdruck oder einen anderweitigen Steuerbefehl. Zum Anderem kann das Feldgerät zyklisch selbstständig Prüfprotokolle zu unterschiedlichen Zeitpunkten generieren, die vom Bediener/Anwender im Vorfeld eingestellt worden sind.
  • Diese unterschiedlichen Prüfprotokolle werden in einem internen Speicher 102 im Feldgerät mit Zeitstempel abgelegt. In regelmäßigen, einstellbaren Zeitintervallen oder auch manuell vergleicht das Feldgerät selbstständig die Werte der unterschiedlichen Prüfberichte untereinander. Beispielsweise werden nach jedem neuem Prüfprotokoll mit aktuellen Zeitstempel die Daten dieses Prüfprotokolls mit den Daten des zuvor abgelegten Prüfprotokoll mit vorangegangenen Zeitstempel verglichen. Die Unterschiede, sprich die Deltawerte beider Prüfprotokollparametersätze (also der „Daten“) werden ermittelt und interpretiert. Daraus lässt sich ein diagnostischer Trend ermitteln.
  • Eine zunehmende Antennenverschmutzung erkennt man beispielsweise daran, dass der Signal-Rausch-Abstand der Echokurve über die Zeit abnimmt. Hierzu gibt es in den Radarsensoren bereits eine Variable die als „Messsicherheit“ bezeichnet wird.
  • Bei „intelligenten“ Vibrationsgrenzschalter (nächste, in der Entwicklung befindliche Generation von Schwinggabeln) kann die Schwingfrequenz als Hinweis für Anbackungen an der Schwinggabel oder Korossion an der Schwinggabel genommen werden. Schwingfrequenz unterhalb eines Limits deutet darauf hin, dass Anbackungen an der Schwinggabel sich gebildet haben könnte. Schwingfrequenz oberhalb eines Limits deutet darauf hin, dass Korrosion, die Masse der Schwinggabeln reduziert haben könnte.
  • Ebenso kann eine zunehmende Verformung der Messmembran beim Drucksensor durch Parameterveränderung erkannt und entsprechend ausgewertet werden.
  • Zudem können automatisiert vorbeugende Wartungsinformationen / Wartungsprotokolle, resultierend aus Veränderung der Daten, generiert werden. Die Parametersätze bzw. insbesondere die ermittelten Deltawerte können auf unterschiedlichen Wegen dem Anwender/Benutzer angeboten bzw. visualisiert werden, beispielsweise konventionell über verdrahtete Vor-Ort-Anzeigen oder auch via Funk direkt auf drahtlos kommunizierende Bedien-/Diagnosegeräte (z.B. Smartphone/Tablet/Notebook-PC) mit entsprechenden Bedien-/Diagnoseprogrammen (z.B. VEGA Tools APP), die in Reichweite der Funkumgebung (beispielsweise über Bluetooth Standard) zu finden sind.
  • Das Feldgerät 100 wird mit externer Energie versorgt (P.S. Power Supply), zum Beispiel über die 4 ... 20mA Zweileiterschnittstelle. Das Feldgerät generiert in zyklischen Abständen oder auch manuell getriggert durch einen Bediener/Anwender mittels Vor-Ort-Tastatur, Prüftaste, etc... Prüfprotokolle interner Feldgerätedaten, die als P1 (Prüfprotokoll zum Zeipunkt 1) in den internen Speicher abgelegt werden.
  • Zum Zeitpunkt 2 generiert das Feldgerät ein zweites Prüfprotokoll mit zweiten Feldgerätedatensatz das unter P2 ind den internen Speicher abgelegt wird.
  • Zum Zeitpunkt „n“ generiert das Feldgerät das „n“ Protokoll mit „n“ Feldgerätedatensatz das ebenfalls in den internen Speicher abgelegt wird.
  • Parallel hierzu vergleicht das Feldgerät, abhängig von seiner Einstellung in Bezug auf „Was“ und „Wann“, die aufgenommenen Prüfprotokolle untereinander und gibt Unterschiede, also beispielsweise „Deltawerte“, über das per Kabel angeschlossene vor Ort Display wieder („Visualisierung der Daten am Beispiel P1-P2“).
  • Die Steuereinheit 101 ist, gemäß einer Ausführungsform, eingerichtet zum Erzeugen einer Mehrzahl von Prüfprotokollen zu verschiedenen Zeitpunkten und zum Kennzeichnen jedes Prüfprotokolls mit einem Zeitstempel, sowie zum Vergleich mehrerer Prüfprotokolle miteinander und zur Identifizierung von Unterschieden zwischen den Daten bzw. Parametern, welche die Prüfprotokolle enthalten. Werden Spitzen oder Unregelmäßigkeiten erkannt, welche beispielsweise auf eine Antennenverschmutzung, eine bereits eingetretene oder sich anbahnende Fehlfunktion des Feldgeräts etc. schließen lassen, kann ein entsprechendes Signal erzeugt und ausgegeben werden.
  • Das Feldgerät weist eine Energieversorgung 105 und eine drahtgebundene Kommunikation 106 zu einer Vorortanzeige mit einem Display 103 auf, welches die Informationen, die die Steuereinheit erzeugt hat, darstellen kann.
  • 2 zeigt ein Feldgerät, das ähnlich wie das Feldgerät der 1 aufgebaut ist, jedoch alternativ oder zusätzlich zur drahtgebundenen Schnittstelle 106 eine Funkschnittstelle 107 aufweist, mit welcher das Feldgerät drahtlos mit einem mobilen Gerät 108 kommunizieren kann, so dass sich auf dem mobilen Gerät die berechneten Informationen darstellen lassen.
  • 3 zeigt ein Feldgerät, das ähnlich wie das Feldgerät der 1 und 2 aufgebaut ist. Heutige Bedienprogramme, die mit den entsprechenden Gerätebeschreibungstechnologien ausgestattet sind, wie z.B. DTM, basierend auf der FDT-Technologie, EDD (Electronic Device Description), zukünftige Gerätebeschreibungssprachen wie FDI-Package (Field Device Integration Paket), oder auch moderne APP in Verbindung mit Smartphones oder Tablets, können Feldgeräte parametrieren und diagnostizieren. Mit einer dieser Technologien, in Verbindung mit dem entsprechenden Bediengerät, kann das Intervall für den automatischen oder manuellen Modus der Prüfprotokollgenerierung parametriert bzw. gestartet werden.
  • Im 3 erfolgt dies über eine drahtlose Verbindung zwischen dem Bediengerät und dem Feldgerät. Dabei verfügt das Feldgerät über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle, die auch im mobilen Bediengerät unterstützt wird. Diese Kommunikationsschnittstelle kann alternativ auch als verdrahtete Schnittstelle ausgelegt sein (bspw. HART-Schnittstelle oder Serviceschnittstelle, wie I2C).
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform. In Schritt 401 erzeugt das Feldgerät zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Prüfprotokoll, welches in Schritt 402 mit einem entsprechenden Zeitstempel versehen und im Feldgerät gespeichert wird. In Schritt 403 wird ein weiteres Prüfprotokoll erzeugt, und zwar zu einem späteren Zeitpunkt, der vom Feldgerät selbstständig bestimmt wurde. In Schritt 404 wird auch dieses Prüfprotokoll mit einem Zeitstempel versehen und im Speicher abgelegt. In Schritt 405 werden alle oder bestimmte in den beiden Prüfprotokollen gespeicherte Daten miteinander verglichen und es werden Unterschiede festgestellt. Aus den festgestellten Unterschieden werden Informationen generiert und diese mittels eines Signals ausgegeben. Mithilfe dieser Informationen wird es in Schritt 406 erleichtert, Fehlfunktionen des Feldgeräts zu identifizieren oder vorherzusehen, oder einen Zeitpunkt für das nächste Wartungsintervall festzulegen und bestimmte Wartungsaufgaben zu identifizieren, welche dann durchgeführt werden müssen.
  • Hierdurch wird der Betrieb von Feldgeräten maßgeblich erleichtert.
  • Im Folgenden werden weitere Merkmale von Ausführungsformen beschrieben:
    1. a. Einstellbarer manueller oder automatisierter Ablauf der Generierung der Prüfprotokolle.
    2. b. Zyklisches Generieren von Prüfprotokollen mit Zeitstempel im Feldgerät.
    3. c. Automatisierter Vergleich der Parametersätze (Daten) des aktuellen Prüfprotokolls mit vorangegangenen Prüfprotokollen mit Ermittlung der unterschiedlichen Werte bzw. Deltawerte.
    4. d. Automatische Überprüfung der Daten bis hin zur Datenverdichtung und Weiterleitung der relevanten Daten beispielsweise Deltadaten (Daten, die sich verändert haben und gemeldet werden müssen).
    5. e. Übermittlung bzw. Visualisierung der Deltawerte an ein verdrahtetes vor Ort Display oder drahtlos an Bedien- oder Diagnosegerät mit entsprechenden Bedien-/Diagnoseprogramm, die in Smartphones/Tablets/PCs ablaufen können.
    6. f. Komponente zur Erkennung und Interpretation der Daten und Übermittlung von vorrausschauenden Wartungsmaßnahmen.
    7. g. Einstellbarkeit des automatisierten Modus durch geeignete Wahl des Intervalls für die interne Prüfprotokollerstellung beispielsweise über Softwareschalter unter Nutzung von Gerätebeschreibungssprachen wie z.B. APP/EDD/DTM/FDI-Package oder alternativ klassisch über vor Ort Anzeigebedien-Displays.
    8. h. Bei Bedarf auch externer Zugriff auf das Feldgerät. Drahtgebunden oder drahtlos zum Abgriff der unterschiedlichen Prüfprotokolle mit jeweiligen Zeitstempel zum beliebigen Zeitpunkt zwecks Protokollierung und Archivierung auf externen Datenträger.
    9. i. Bei Bedarf können die Daten auch über Gateway-Schnittstellen an eine zentrale Stelle anlagenweit bzw. weltweit geliefert werden z.B. Cloud-Server.
    10. j. Unmittelbare Anzeige/Visualisierung der Daten, inkl. ständiger Aktualisierung, an vor Ort Anzeigen (verdrahtete Datenübermitllung) oder auch an die mobile Bediengeräten der Benutzer/Anwender (drahtlose Datenübermittlung).
  • Hieraus können sich die folgenden Vorteile ergeben:
    1. a. Sehr einfache, schnelle und zyklische Prüfung des Feldgeräts durch die Nutzung des manuellen Verfahrens mittels Software-Schalter/-Taste im Bedienprogramm, beispielsweise im DTM, sowie die Nutzung eines automatisierten Verfahren mittels programmierbarer Zeitintervalle. Zum Beispiel kann das Intervall auf jedes Jahr eingestellt werden, was für eine jährliche WHG-Prüfung (Wasser Haushalts Gesetz) verwendet werden kann.
    2. b. Lokale, selbständig im Feldgerät vorrausschauende Wartung bzw. Fehlererkennung.
    3. c. Visualisierung und Weiterleitung der Deltawerte, z.B. in Form von Kennlinien oder Tabellen.
    4. d. Verwendung von handelsüblichen vor Ort Anzeigen (verdrahtete Datenübermitllung) oder auch mobile Bediengeräten (drahtlose Datenübermittlung z. B. via Bluetooth).
    5. e. Kostenintensive drahtgebundene Anzeigen vor Ort können bei der Verwendung von drahtlosen Übertragungstechnologien wie z.B. Bluetooth vermieden werden.
    6. f. Bei Verwendung von drahtlosen Übertragungstechnologien ist die Anzeige (mobiles Bediengerät) nicht fix an einem Punkt montiert, sondern kann im Funkradius Radius um das Feldgerät oder dem Funkrepeater verwendet werden. Der Benutzer/Anwender kann beispielsweise andere Dinge verrichten neben der Datenbetrachtung und bei Bedarf sofortige Maßnahmen in Hinblick auf verbeugende Wartungsmaßnahmen einleiten.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims (10)

  1. Feldgerät (100) zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld, aufweisend: eine Steuereinheit (101), eingerichtet zum Erzeugen einer Mehrzahl von Prüfprotokollen zu verschiedenen Zeitpunkten und zum Kennzeichnen jedes Prüfprotokolls mit einem Zeitstempel; wobei jedes Prüfprotokoll Daten aufweist, die mit der Funktion des Feldgeräts korrespondieren; wobei die Steuereinheit weiterhin eingerichtet ist, die Daten von zwei der Prüfprotokolle zu vergleichen und Unterschiede zu identifizieren, wobei die Steuereinheit weiterhin eingerichtet ist, ein Signal zu erzeugen, welches Informationen über die identifizierten Unterschiede enthält, und dieses Signal auszugeben.
  2. Feldgerät (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, einen Zeitpunkt für die Erzeugung eines Prüfprotokolls selbständig festzulegen.
  3. Feldgerät (100) nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, den Zeitpunkt basierend auf ein Triggerereignis im Feldgerät festzulegen.
  4. Feldgerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das von der Steuereinheit (101) erzeugte Signal nicht Informationen über alle identifizierten Unterschiede enthält.
  5. Feldgerät (100) nach Anspruch 1, wobei das von der Steuereinheit (101) erzeugte Signal Informationen über zukünftige Wartungsmaßnahmen enthält, welche die Steuereinheit unter Berücksichtigung der identifizierten Unterschiede erzeugt hat.
  6. Feldgerät (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (101) eingerichtet ist, ein Alarmsignal auszugeben, falls der Vergleich der Prüfprotokolle auf eine Fehlfunktion des Feldgeräts schließen lässt.
  7. Steuereinheit (100) für ein Messgerät, eingerichtet zum Erzeugen einer Mehrzahl von Prüfprotokollen zu verschiedenen Zeitpunkten und zum Kennzeichnen jedes Prüfprotokolls mit einem Zeitstempel; wobei jedes Prüfprotokoll Daten aufweist, die mit der Funktion des Messgeräts korrespondieren; wobei die Steuereinheit weiterhin eingerichtet ist, die Daten von zwei der Prüfprotokolle zu vergleichen und Unterschiede zu identifizieren, wobei die Steuereinheit weiterhin eingerichtet ist, ein Signal zu erzeugen, welches Informationen über die identifizierten Unterschiede enthält, und dieses Signal auszugeben.
  8. Verfahren für ein Feldgerät (100) zur Prozessautomatisierung im industriellen Umfeld, aufweisend die Schritte: Erzeugen einer Mehrzahl von Prüfprotokollen zu verschiedenen Zeitpunkten und Kennzeichnen jedes Prüfprotokolls mit einem Zeitstempel; wobei jedes Prüfprotokoll Daten aufweist, die mit der Funktion des Feldgeräts korrespondieren; Vergleichen der Daten von zwei der Prüfprotokolle und Identifizieren von Unterschieden; Erzeugen eines Signals, welches Informationen über die identifizierten Unterschiede enthält; Ausgeben dieses Signals.
  9. Programmelement, das, wenn es auf einer Steuereinheit (101) eines Feldgeräts (100) ausgeführt wird, das Feldgerät anleitet, die folgenden Schritte durchzuführen: Erzeugen einer Mehrzahl von Prüfprotokollen zu verschiedenen Zeitpunkten und Kennzeichnen jedes Prüfprotokolls mit einem Zeitstempel; wobei jedes Prüfprotokoll Daten aufweist, die mit der Funktion des Feldgeräts korrespondieren; Vergleichen der Daten von zwei der Prüfprotokolle und Identifizieren von Unterschieden; Erzeugen eines Signals, welches Informationen über die identifizierten Unterschiede enthält; Ausgeben dieses Signals.
  10. Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement nach Anspruch 9 gespeichert ist.
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