DE102020116093A1 - Techniques for measuring electrical parameters of a machine or system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung (400) zum Messen von elektrischen Kenngrößen (143) einer Maschine oder Anlage (140), mit: einem Funktionsmodul (420) mit Impulsausgang (421), wobei das Funktionsmodul (420) ausgebildet ist, eine elektrischen Kenngröße (143) einer Maschine oder Anlage (140) zu erfassen, die elektrische Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll (424) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423) umzuwandeln, und das Einheitssignal (423) als eine Folge von Impulsen (422) über den Impulsausgang (421) auszugeben; und einem Messgerät (110), das ausgebildet ist, das Einheitssignal (423) über den Impulsausgang (421) des Funktionsmoduls (420) zu empfangen, einen Messwert der elektrischen Kenngröße (143) basierend auf dem empfangenen Einheitssignal (423) zu bestimmen und den Messwert der elektrischen Kenngröße (143) anzuzeigen (111), wobei das Funktionsmodul (420) ausgebildet ist, sowohl eine Energiegröße (E) als auch eine Feld- oder Leistungsgröße (U, I, P) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423) umzuwandeln und über den Impulsausgang (421) auszugeben.The invention relates to a measuring arrangement (400) for measuring electrical parameters (143) of a machine or system (140), comprising: a function module (420) with a pulse output (421), the function module (420) being designed, an electrical parameter ( 143) of a machine or system (140), to convert the electrical parameter according to a signaling protocol (424) into a standard signal with offset zero point (423), and to convert the standard signal (423) as a sequence of pulses (422) via the pulse output ( 421) to output; and a measuring device (110) which is designed to receive the unit signal (423) via the pulse output (421) of the function module (420), to determine a measured value of the electrical parameter (143) based on the received unit signal (423) and to determine the Display (111) the measured value of the electrical parameter (143), the function module (420) being designed to convert both an energy variable (E) and a field or power variable (U, I, P) into a standard signal with offset zero point (423) to be converted and output via the pulse output (421).

Description

Die Erfindung betrifft Techniken zum Messen von elektrischen Kenngrößen einer Maschine oder Anlage, insbesondere von Energie, Strom, Spannung und Leistung, bei denen die elektrische Kenngröße in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt umgewandelt wird, wobei das Umwandeln sowohl eine Energiegröße als auch eine Feld- oder Leistungsgröße der Maschine oder Anlage betrifft. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Messanordnung mit Messgerät und Funktionsmodul, welches ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt über einen Impulsausgang des Funktionsmoduls an das Messgerät überträgt.The invention relates to techniques for measuring electrical parameters of a machine or system, in particular energy, current, voltage and power, in which the electrical parameter is converted into a standard signal with an offset zero point, the conversion being both an energy variable and a field or The performance of the machine or system. The invention relates in particular to a measuring arrangement with a measuring device and a function module, which transmits a standard signal with an offset zero point to the measuring device via a pulse output of the function module.

Derzeit verfügbare Systeme der Energie- und Strommesstechnik werden eingesetzt, um Maschinen und Anlage zu überwachen und so die Effizienz in Unternehmen und Organisationen zu steigern. Energiemessgeräte erfassen und überwachen elektrische Kenngrößen von Maschinen und Anlagen. Stromwandler wandeln z.B. Wechselströme mit hohen Amperezahlen, z.B. bis 4000 A in Sekundärströme mit niedrigen Amperezahlen, wie z.B. von 1A bis 5A. Eine Steuerung sammelt alle relevanten Energiekenngrößen der Fertigungsprozesse und protokolliert diese in einer Datenbank.Currently available systems of energy and electricity measurement technology are used to monitor machines and systems and thus increase efficiency in companies and organizations. Energy measuring devices record and monitor electrical parameters of machines and systems. Current transformers convert e.g. alternating currents with high amperage, e.g. up to 4000 A, into secondary currents with low amperage, such as from 1A to 5A. A control system collects all the relevant energy parameters of the manufacturing processes and logs them in a database.

1 zeigt ein Beispiel einer Messanordnung 100 zur Messung elektrischer Kenngrößen 141, 142 einer Maschine oder Anlage 140 mit zwei Funktionsmodulen. Dargestellt ist ein Energiemessgerät 110 (z.B. ein MA600 von Phoenix Contact) mit Anzeige 111 zur Darstellung von Messwerten für Spannung, Frequenz und Energie. Ein Beispiel der Darstellung zu einem bestimmten Zeitpunkt ist aufgezeigt, wobei eine Spannung U=690 V, eine Frequenz F=50 Hz und ein Energiezählerwert C=217683 kWh angezeigt werden. Der Energiemesser 110 wird mit zwei Funktionsmodulen betrieben, ein erstes Funktionsmodul 120 mit Impulsausgang 121 (z.B. EEM-IMP von Phoenix Contact) zum Übertragen einer Folge von Impulsen 122 und ein zweites Funktionsmodul 130 mit analogem Ausgang 131 (z.B. EEM-2AO von Phoenix Contact) zum Übertragen von analogen Signalen 132. Das erste Funktionsmodul 120 mit Impulsausgang 121 wird verwendet, um Energie 141 zu übertragen; das zweite Funktionsmodul 130 mit analogem Ausgang 131 wird verwendet, um Feld- und Leistungsgrößen 142, z.B. Leistung, Strom und Spannung, zu übertragen. Die Energiegrößen 141 und die Feld- und Leistungsgrößen 142 werden damit von der Maschine oder Anlage 140 zu dem Messgerät 110 übertragen. 1 shows an example of a measuring arrangement 100 for measuring electrical parameters 141 , 142 a machine or system 140 with two function modules. An energy measuring device is shown 110 (e.g. an MA600 from Phoenix Contact) with display 111 for displaying measured values for voltage, frequency and energy. An example of the representation at a specific point in time is shown, with a voltage U = 690 V, a frequency F = 50 Hz and an energy meter value C = 217683 kWh being displayed. The energy meter 110 is operated with two function modules, a first function module 120 with pulse output 121 (e.g. EEM-IMP from Phoenix Contact) for transmitting a series of pulses 122 and a second functional module 130 with analog output 131 (e.g. EEM-2AO from Phoenix Contact) for transferring analog signals 132 . The first functional module 120 with pulse output 121 is used to make energy 141 transferred to; the second functional module 130 with analog output 131 is used to measure field and power quantities 142 , e.g. power, current and voltage. The energy quantities 141 and the field and output sizes 142 are thus used by the machine or system 140 to the measuring device 110 transfer.

Eine genauere Untersuchung der Messanordnung 100 hat gezeigt, dass es am Impulsausgang 121 des ersten Funktionsmoduls 120 zur Übertragung der Energiezählerwerte zu Problemen mit der Aktualisierung der Zählerwerte kommt, wie in 2 näher illustriert. 2 zeigt ein Messdiagramm der inversen Aktualisierungsrate 200 bei einer Energiemessung an einer Maschine oder Anlage 140 über den Impulsausgang 121 des Funktionsmoduls 120.A closer examination of the measuring arrangement 100 showed that it was at the pulse output 121 of the first functional module 120 for the transmission of the energy meter values, problems arise with the update of the meter values, as in 2 illustrated in more detail. 2 shows a measurement diagram of the inverse update rate 200 for energy measurement on a machine or system 140 via the pulse output 121 of the function module 120 .

Die folgende Tabelle 1 listet die gewonnenen elektrischen Kenngrößen über dem Impulsausgang bei einer beispielhaften Konfiguration der Maschine oder Anlage 140 tabellarisch auf, wobei eine Impulswertigkeit in diesem Beispiel von 1Ws pro Impuls angenommen wird. Tabelle 1: elektrische Kenngrößen über dem Impulsausgang bei einer beispielhaften Konfiguration der Maschine/Anlage 140 Energie Aktualisierungsrate Zeit (1/Aktualisierungsrate) 100000 Ws 100000 Imp/Sek 0,01 ms 50000 Ws 50000 Imp/Sek 0,02 ms 25000 Ws 25000 Imp/Sek 0,04 ms 12500 Ws 12500 Imp/Sek 0,08 ms 6250 Ws 6250 Imp/Sek 0,16 ms 3125 Ws 3125 Imp/Sek 0,32 ms 1563 Ws 1563 Imp/Sek 0,64 ms 782 Ws 782 Imp/Sek 1,28 ms 391 Ws 391 Imp/Sek 2,56 ms 196 Ws 196 Imp/Sek 5,10 ms 98 Ws 98 Imp/Sek 10,20 ms 49 Ws 49 Imp/Sek 20,41 ms 25 Ws 25 Imp/Sek 40,00 ms 13 Ws 13 Imp/Sek 76,92 ms 7 Ws 7 Imp/Sek 142,86 ms 4 Ws 4 Imp/Sek 250,00 ms 2 Ws 2 Imp/Sek 500,00 ms 1 Ws 1 Imp/Sek 1000,00 ms The following table 1 lists the electrical parameters obtained via the pulse output for an exemplary configuration of the machine or system 140 in a table, whereby a pulse value of 1Ws per pulse is assumed in this example. Table 1: electrical parameters over the pulse output with an exemplary configuration of the machine / system 140 energy Update rate Time (1 / update rate) 100,000 Ws 100000 pulses / sec 0.01 ms 50000 Ws 50000 pulses / sec 0.02 ms 25,000 Ws 25000 pulses / sec 0.04 ms 12500 Ws 12500 pulses / sec 0.08 ms 6250 Ws 6250 pulses / sec 0.16 ms 3125 Ws 3125 pulses / sec 0.32 ms 1563 Ws 1563 pulses / sec 0.64 ms 782 Ws 782 pulses / sec 1.28 ms 391 Ws 391 pulses / sec 2.56 ms 196 Ws 196 pulses / sec 5.10 ms 98 Ws 98 pulses / sec 10.20 ms 49 Ws 49 pulses / sec 20.41 ms 25 Ws 25 pulses / sec 40.00 ms 13 Ws 13 pulses / sec 76.92 ms 7 Ws 7 pulses / sec 142.86 ms 4 Ws 4 pulses / sec 250.00 ms 2 Ws 2 pulses / sec 500.00 ms 1 Ws 1 pulse / sec 1000.00 ms

Die Darstellung macht deutlich, dass bei kleinen Energiewerten, d.h. kleiner als 1000 Ws, die inverse Aktualisierungsrate (1/Aktualisierungsrate) gegen unendlich strebt. Folgerichtig bedeutet das, dass für 0 Ws keine Aktualisierung der Werte stattfindet.The illustration makes it clear that with small energy values, i.e. less than 1000 Ws, the inverse update rate (1 / update rate) tends towards infinity. This consequently means that for 0 Ws, the values are not updated.

Die Erfindung hat es daher zur Aufgabe, eine Lösung für die oben beschriebenen Probleme bei der Messung von Energiegrößen einer Maschine oder Anlage zu schaffen, insbesondere ein Messkonzept zu schaffen, bei dem der oben beschriebene Stillstand in der Aktualisierung der Zählerwerte nicht auftritt.The object of the invention is therefore to create a solution to the above-described problems when measuring energy quantities of a machine or system, in particular to create a measurement concept in which the above-described standstill in updating the counter values does not occur.

Ferner hat die Erfindung zur Aufgabe, ein einfaches und einheitliches Messkonzept zur Messung sowohl von Energiegrößen als auch von Feld- und Leistungsgrößen der Maschine oder Anlage zu schaffen, das eine hinreichende Messgenauigkeit gewährleistet.A further object of the invention is to create a simple and uniform measurement concept for measuring both energy variables and field and power variables of the machine or system, which ensures adequate measurement accuracy.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.This object is achieved by the objects with the features according to the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims, the description and the drawings.

Die Erfindung basiert auf der Idee, über einen Impulsausgang neben Energiegrößen auch Feld- und Leistungsgrößen zu übertragen und dabei eine garantierte minimale Aktualisierungsrate zu gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, dass der Impulsausgang mit versetztem Nullpunkt betrieben wird. Der Vorteil liegt darin, dass dann nicht mehr beide Funktionsmodule benötigt werden. Alle Messwerte können mit dem Impulsausgang ausgegeben werden. Das Funktionsmodul mit Analogausgang lässt sich damit einsparen.The invention is based on the idea of transmitting not only energy quantities but also field and power quantities via a pulse output and thereby ensuring a guaranteed minimum update rate. This is achieved by operating the pulse output with an offset zero point. The advantage is that both function modules are no longer required. All measured values can be output with the pulse output. The function module with analog output can thus be saved.

Gemäß einem ersten Aspekt wird die oben dargestellte Aufgabe gelöst durch eine Messanordnung zum Messen von elektrischen Kenngrößen einer Maschine oder Anlage, mit: einem Funktionsmodul mit Impulsausgang, wobei das Funktionsmodul ausgebildet ist, eine elektrische Kenngröße einer Maschine oder Anlage zu erfassen, die elektrische Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt umzuwandeln, und das Einheitssignal als eine Folge von Impulsen über den Impulsausgang auszugeben; und einem Messgerät, das ausgebildet ist, das Einheitssignal über den Impulsausgang des Funktionsmoduls zu empfangen, einen Messwert der elektrischen Kenngröße basierend auf dem empfangenen Einheitssignal zu bestimmen und den Messwert der elektrischen Kenngröße anzuzeigen, wobei das Funktionsmodul ausgebildet ist, sowohl eine Energiegröße als auch eine Feld- oder Leistungsgröße in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt umzuwandeln und über den Impulsausgang auszugeben.According to a first aspect, the object presented above is achieved by a measuring arrangement for measuring electrical parameters of a machine or system, with: a function module with pulse output, the function module being designed to detect an electrical parameter of a machine or system, the electrical parameter according to convert a signaling protocol into a unit signal with offset zero point and output the unit signal as a train of pulses via the pulse output; and a measuring device that is designed to receive the unit signal via the pulse output of the function module, to determine a measured value of the electrical parameter based on the received unit signal and to display the measured value of the electrical parameter, the function module being designed to have both an energy variable and a Convert the field or power quantity into a standard signal with offset zero point and output it via the pulse output.

Mit einer solchen Messanordnung tritt der oben beschriebene Stillstand in der Aktualisierung der Zählerwerte nicht auf. Die Messanordnung stellt ein einfaches und einheitliches Messkonzept zur Messung sowohl von Energiegrößen als auch von Feld- und Leistungsgrößen der Maschine oder Anlage bereit, mit dem eine hinreichende Messgenauigkeit erzielt werden kann.With such a measuring arrangement, the above-described standstill in updating the counter values does not occur. The measuring arrangement provides a simple and uniform measuring concept for measuring both energy quantities and field and power quantities of the machine or system, with which a sufficient measuring accuracy can be achieved.

Eine solche Messanordnung bietet den technischen Vorteil, dass über den Impulsausgang neben Energiegrößen auch Feld- und Leistungsgrößen übertragen werden können und dabei eine garantierte minimale Aktualisierungsrate gewährleistet wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Impulsausgang mit versetztem Nullpunkt betrieben wird. Der Vorteil liegt darin, dass dann nicht mehr beide Funktionsmodule benötigt werden. Alle elektrischen Kenngrößen können mit dem Impulsausgang ausgegeben werden. Das Funktionsmodul mit Analogausgang lässt sich damit einsparen.Such a measuring arrangement offers the technical advantage that, in addition to energy variables, field and power variables can also be transmitted via the pulse output, thereby ensuring a guaranteed minimum update rate. This is achieved by operating the pulse output with an offset zero point. The advantage is that both function modules are no longer required. All electrical parameters can be output with the pulse output. The function module with analog output can thus be saved.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung ist der Impulsausgang ausgebildet, Impulse auszugeben, wobei jedem Impuls eine vorgegebene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugewiesen ist, welche der erfassten elektrischen Kenngröße entspricht, wobei einem Messbereichsanfang der elektrischen Kenngröße eine von Null verschiedene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugeordnet ist.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the pulse output is designed to output pulses, with each pulse being assigned a predetermined pulse value or pulse output frequency which corresponds to the detected electrical parameter, with the start of the measuring range being the electrical parameter is assigned a pulse valency or pulse output frequency other than zero.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass durch die Zuordnung einer von Null verschiedenen Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz an den Messbereichsanfang eine garantierte minimale Aktualisierungsrate gewährleistet werden kann.This has the technical advantage that a guaranteed minimum update rate can be guaranteed by assigning a pulse value or pulse output frequency other than zero to the start of the measuring range.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung ist das Messgerät ausgebildet, basierend auf einer Zählung der empfangenen Impulse den Messwert der elektrischen Kenngröße zu bestimmen.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the measuring device is designed to determine the measured value of the electrical parameter based on a count of the received pulses.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die elektrische Kenngröße nicht mehr in analoger Form übertragen werden muss, sondern als Impulssequenz übertragen werden kann. Durch die garantierte Aktualisierungsrate können auch Analogsignale mit geringer Amplitude effizient als Impulssequenz übertragen werden.This has the technical advantage that the electrical parameter no longer has to be transmitted in analog form, but can be transmitted as a pulse sequence. Thanks to the guaranteed update rate, even analog signals with a low amplitude can be efficiently transmitted as a pulse sequence.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung ist das Funktionsmodul ausgebildet, das Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt in Form von S0-Impulsen über den Impulsausgang auszugeben.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the function module is designed to output the standard signal with offset zero in the form of S0 pulses via the pulse output.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über den Impulsausgang neben der Übertragung von Energien auch analoge Größen, z.B. analoge Feld- und Leistungsgrößen mittels S0 Impulse übertragen werden können und auch bei diesen eine Übertragung mit garantierter Aktualisierungsrate möglich ist.This has the technical advantage that, in addition to the transmission of energies, analog quantities, e.g. analog field and power quantities, can also be transmitted via S0 pulses via the pulse output, and transmission with a guaranteed update rate is also possible with these.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung ist das Funktionsmodul ausgebildet, die elektrische Kenngröße gemäß dem Signalisierungsprotokoll in eine Aktualisierungsrate mit versetztem Nullpunkt umzuwandeln und über den Impulsausgang auszugeben.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the function module is designed to convert the electrical parameter according to the signaling protocol into an update rate with an offset zero point and to output it via the pulse output.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass beim Umwandeln der elektrischen Kenngröße in eine Aktualisierungsrate mit versetztem Nullpunkt eine minimale Aktualisierungsrate gewährleistet werden kann, so dass ein Stillstand in der Aktualisierung und damit ein Stocken der Übertragung vermieden werden kann.This achieves the technical advantage that when converting the electrical parameter into an update rate with an offset zero point, a minimum update rate can be guaranteed so that a standstill in the update and thus a stagnation of the transmission can be avoided.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung überschreitet die inverse Aktualisierungsrate mit versetztem Nullpunkt nicht einen vorgegebenen Wert.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the inverse update rate with the offset zero point does not exceed a predetermined value.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über den vorgegebenen Wert die Aktualisierung der übertragenen Kenngrößen gesteuert werden kann und sich damit ein optimales Übertragungsverhalten der elektrischen Kenngrößen einstellen lässt.This has the technical advantage that the update of the transmitted parameters can be controlled via the specified value and an optimal transmission behavior of the electrical parameters can be set.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung ist das Funktionsmodul ausgebildet, eine analoge Feld- oder Leistungsgröße basierend auf einer Folge von Impulsen über den Impulsausgang an das Messgerät zu übertragen.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the functional module is designed to transmit an analog field or power variable based on a sequence of pulses to the measuring device via the pulse output.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die analoge Feld- oder Leistungsgröße mit einem Funktionsmodul mit Impulsausgang übertragen werden kann, so dass kein zweites Funktionsmodul mit Analogausgang nötig ist.This has the technical advantage that the analog field or power variable can be transmitted with a function module with a pulse output, so that a second function module with an analog output is not necessary.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung umfasst das Messgerät einen elektronischen Zähler, der ausgebildet ist, einen Messwert der analogen Feld- oder Leistungsgröße basierend auf einer Zählung der an das Messgerät übertragenen Impulse zu bestimmen.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the measuring device comprises an electronic counter which is designed to determine a measured value of the analog field or power variable based on a count of the pulses transmitted to the measuring device.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass mit dem Zähler sich ein sehr einfaches Messverfahren realisieren lässt, das sich nicht nur zur Zählung von Energien nutzen lässt, sondern auch zum Messen von analogen Größen.This has the technical advantage that a very simple measuring method can be implemented with the counter, which can be used not only to count energies, but also to measure analog quantities.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung umfasst das Messgerät eines der Folgenden oder eine Kombination daraus: einen Strommesser, einen Spannungsmesser, einen Leistungsmesser, einen Frequenzmesser, einen Leistungsfaktormesser, einen Oberschwingungsmesser, einen Energiezähler.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the measuring device comprises one of the following or a combination thereof: an ammeter, a voltmeter, a power meter, a frequency meter, a power factor meter, a harmonic meter, an energy meter.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über den Impulsausgang mit versetztem Nullpunkt eine Vielzahl unterschiedlicher Messgeräte mit Messdaten versorgt werden können.This has the technical advantage that a large number of different measuring devices can be supplied with measurement data via the pulse output with offset zero point.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung ist das Messgerät ausgebildet, einen Energieverbrauch der Maschine oder Anlage zusammen mit gemessenen Feld- und Leistungsgrößen anzuzeigen.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the measuring device is designed to display an energy consumption of the machine or system together with measured field and power variables.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über ein einziges Funktionsmodul sowohl Energien als auch analoge Feld- und Leistungsgrößen übertragen werden können und die Auswertung zusammen in dem Messgerät erfolgen kann.This has the technical advantage that energies as well as analog field and power quantities can be transmitted via a single function module and the evaluation can take place together in the measuring device.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung ist das Messgerät ausgebildet, eine Verbindungsunterbrechung zu dem Funktionsmodul zu erkennen, wenn das Messgerät über einen vorgegebenen Zeitraum keine Impulse über den Impulsausgang des Funktionsmoduls empfängt.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the measuring device is designed to detect an interruption in the connection to the function module if the measuring device does not receive any pulses via the pulse output of the function module for a predetermined period of time.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass über den Impulsausgang mit versetztem Nullpunkt eine Drahtbrucherkennung bzw. Verbindungsunterbrechung zwischen Funktionsmodul und Messgerät realisiert werden kann.This has the technical advantage that a wire break detection or connection interruption between the function module and the measuring device can be implemented via the pulse output with offset zero point.

In einer beispielhaften Ausführungsform der Messanordnung umfasst die Messanordnung eine Netzwerkschnittstelle zu einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Steuerung der Maschine oder Anlage, wobei die Netzwerkschnittstelle ausgebildet ist, den Messwert der elektrischen Kenngröße an die Steuerung zu übertragen, um die Maschine oder Anlage über die Steuerung anzusteuern.In an exemplary embodiment of the measuring arrangement, the measuring arrangement comprises a network interface to a communication network with a controller of the machine or system, the network interface being designed to transmit the measured value of the electrical parameter to the controller in order to control the machine or system via the controller.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Steuerung alle verfügbaren elektrischen Kenngrößen zur Verfügung gestellt werden können, so dass die Steuerung eine optimale Steuerung der Maschine oder Anlage in Bezug auf Energieeffizient, schnelles Anlaufverhalten, etc. vornehmen kann.This has the technical advantage that all available electrical parameters can be made available to the controller, so that the controller can optimally control the machine or system in terms of energy efficiency, fast start-up behavior, etc.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Funktionsmodul zum Übertragen einer elektrischen Kenngröße einer Maschine oder Anlage an ein Messgerät, wobei das Funktionsmodul Folgendes umfasst: einen Impulsausgang zum Übertragen von Impulsen an das Messgerät; einen Prozessor, der ausgebildet ist, die elektrische Kenngröße zu erfassen, die elektrische Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt umzuwandeln, und das Einheitssignal als eine Folge von Impulsen über den Impulsausgang an das Messgerät zu übertragen, wobei das Funktionsmodul ausgebildet ist, sowohl eine Energiegröße als auch eine Feld- oder Leistungsgröße in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt umzuwandeln und über den Impulsausgang zu übertragen.According to a second aspect, the object is achieved by a function module for transmitting an electrical parameter of a machine or system to a measuring device, the function module comprising: a pulse output for transmitting pulses to the measuring device; a processor which is designed to detect the electrical parameter, to convert the electrical parameter according to a signaling protocol into a standard signal with offset zero point, and to transmit the standard signal as a sequence of pulses via the pulse output to the measuring device, the function module being designed, to convert both an energy variable and a field or power variable into a standard signal with offset zero point and to transmit it via the pulse output.

Ein solches Funktionsmodul bietet den technischen Vorteil, dass über den Impulsausgang neben Energiegrößen auch Feld- und Leistungsgrößen übertragen werden können und dabei eine garantierte minimale Aktualisierungsrate gewährleistet wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Impulsausgang mit versetztem Nullpunkt betrieben wird. Der Vorteil liegt darin, dass kein weiteres Funktionsmodul mit Analogausgang mehr benötigt wird. Alle elektrischen Kenngrößen können mit dem Impulsausgang ausgegeben werden. Das Funktionsmodul mit Analogausgang lässt sich damit einsparen.Such a function module offers the technical advantage that, in addition to energy values, field and power values can also be transmitted via the pulse output, thereby ensuring a guaranteed minimum update rate. This is achieved by operating the pulse output with an offset zero point. The advantage is that no further function module with analog output is required. All electrical parameters can be output with the pulse output. The function module with analog output can thus be saved.

In einer beispielhaften Ausführungsform des Funktionsmoduls ist jedem Impuls eine vorgegebene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugewiesen, welche der erfassten elektrischen Kenngröße entspricht, wobei einem Messbereichsanfang der elektrischen Kenngröße eine von Null verschiedene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugeordnet ist.In an exemplary embodiment of the function module, each pulse is assigned a predetermined pulse value or pulse output frequency, which corresponds to the recorded electrical parameter, with a pulse value or pulse output frequency other than zero being assigned to the start of the measuring range of the electrical parameter.

Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass durch die Zuordnung einer von Null verschiedenen Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz an den Messbereichsanfang eine garantierte minimale Aktualisierungsrate gewährleistet werden kann.This has the technical advantage that a guaranteed minimum update rate can be guaranteed by assigning a pulse value or pulse output frequency other than zero to the start of the measuring range.

Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Messen von elektrischen Kenngrößen einer Maschine oder Anlage, mit folgenden Schritten: Erfassen einer elektrischen Kenngröße einer Maschine oder Anlage durch ein Funktionsmodul mit Impulsausgang; Umwandeln der erfassten elektrischen Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt; Übertragen des Einheitssignals als eine Folge von Impulsen über den Impulsausgang des Funktionsmoduls an ein Messgerät; Bestimmen eines Messwertes der elektrischen Kenngröße basierend auf dem übertragenen Einheitssignal durch das Messgerät; und Anzeigen des Messwertes der elektrischen Kenngröße durch das Messgerät, wobei das Umwandeln in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt sich sowohl auf eine Energiegröße als auch auf eine Feld- oder Leistungsgröße bezieht.According to a third aspect, the object is achieved by a method for measuring electrical parameters of a machine or system, with the following steps: detecting an electrical parameter of a machine or system by a function module with a pulse output; Converting the detected electrical parameter according to a signaling protocol into a standard signal with offset zero point; Transmitting the standard signal as a sequence of pulses via the pulse output of the function module to a measuring device; Determination of a measured value of the electrical parameter based on the transmitted standard signal by the measuring device; and displaying the measured value of the electrical characteristic variable by the measuring device, the conversion into a standard signal with an offset zero point relating both to an energy variable and to a field or power variable.

Mit einem solchen Verfahren tritt der oben beschriebene Stillstand in der Aktualisierung der Messwerte nicht auf. Das Verfahren stellt ein einfaches und einheitliches Messkonzept zur Messung sowohl von Energiegrößen als auch von Feld- und Leistungsgrößen der Maschine oder Anlage bereit, mit dem eine hinreichende Messgenauigkeit erzielt werden kann.With such a method, the above-described standstill in the updating of the measured values does not occur. The method provides a simple and uniform measurement concept for measuring both energy variables and field and power variables of the machine or system, with which sufficient measurement accuracy can be achieved.

Gemäß einem vierten Aspekt wird die oben dargestellte Aufgabe gelöst durch ein computerlesbares nicht-flüchtiges Medium, auf dem Computerinstruktionen gespeichert sind, welche bei Ausführung auf einem Computer den Computer dazu veranlassen, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.According to a fourth aspect, the above-described object is achieved by a computer-readable non-volatile medium on which computer instructions are stored which, when executed on a computer, cause the computer to carry out the method according to the first aspect.

Gemäß einem fünften Aspekt wird die oben dargestellte Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor läuft.According to a fifth aspect, the object presented above is achieved by a computer program with a program code for carrying out the method according to the first aspect when the computer program runs on a computer or processor.

Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Messanordnung 100 zur Messung elektrischer Kenngrößen 141, 142 einer Maschine oder Anlage 140 mit zwei Funktionsmodulen;
  • 2 ein Messdiagramm der inversen Aktualisierungsrate 200 bei einer Energiemessung an einer Maschine oder Anlage 140 über einen Impulsausgang eines Funktionsmoduls;
  • 3 ein Messdiagramm der inversen Aktualisierungsrate 300 bei einer Energiemessung an einer Maschine oder Anlage 140 über einen Impulsausgang eines Funktionsmoduls, bei dem der Messwert in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt umgewandelt wird gemäß einer Ausführungsform;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Messanordnung 400 zur Messung elektrischer Kenngrößen 143 einer Maschine oder Anlage 140 mit einem Funktionsmodul 420 mit Impulsausgang 421, bei dem die elektrische Kenngröße in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423 umgewandelt wird gemäß einer Ausführungsform; und
  • 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens 500 zum Messen von elektrischen Kenngrößen einer Maschine oder Anlage gemäß einer Ausführungsform.
Further exemplary embodiments are explained with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of a measuring arrangement 100 for measuring electrical parameters 141 , 142 a machine or system 140 with two function modules;
  • 2 a measurement diagram of the inverse update rate 200 for energy measurement on a machine or system 140 via a pulse output of a function module;
  • 3 a measurement diagram of the inverse update rate 300 for energy measurement on a machine or system 140 via a pulse output of a function module, in which the measured value is converted into a standard signal with an offset zero point, according to one embodiment;
  • 4th a schematic representation of a measuring arrangement 400 for measuring electrical parameters 143 a machine or system 140 with a function module 420 with pulse output 421 , in which the electrical parameter is converted into a standard signal with offset zero 423 is converted according to one embodiment; and
  • 5 a schematic representation of a process 500 for measuring electrical parameters of a machine or system according to one embodiment.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which there is shown, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be carried out. It goes without saying that other embodiments can also be used and structural or logical changes can be made without deviating from the concept of the present invention. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense. Furthermore, it goes without saying that the features of the various exemplary embodiments described here can be combined with one another, unless specifically stated otherwise.

Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen.The aspects and embodiments are described with reference to the drawings, wherein like reference characters generally refer to like elements.

Es werden Vorrichtungen beschrieben, und es werden Verfahren beschrieben. Es versteht sich, dass Grundeigenschaften der Vorrichtungen auch für die Verfahren gelten und umgekehrt. Deshalb wird der Kürze halber gegebenenfalls auf eine doppelte Beschreibung solcher Eigenschaften verzichtet.Devices are described and methods are described. It goes without saying that the basic properties of the devices also apply to the method and vice versa. Therefore, for the sake of brevity, a duplicate description of such properties is omitted.

Die im Folgenden beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren nutzen die Umwandlung eines Messwertes gemäß einem Signalisierungsprotokoll in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt, auch als offset zero oder live-zero bezeichnet. Einheitssignale sind normierte elektrische oder pneumatische Signale in der Prozessautomation. Für diese Einheitssignale gibt es eine Fülle von Einheitsreglern und Messumformern (Transmitter) von verschiedenen Herstellern. Messumformer bzw. Sensoren messen Prozessgrößen (Temperatur, Niveau, usw.) und formen den Messwert in das Einheitssignal um, damit diese von Auswertegeräten wie z. B. Anzeige, Prozessleitsystem, SPS (speicher-programmierbare Steuerung) oder DDC („Direct Digital Control“) verarbeitet werden können.The devices and methods described below use the conversion of a measured value in accordance with a signaling protocol into a standard signal with an offset zero point, also referred to as offset zero or live zero. Standard signals are standardized electrical or pneumatic signals in process automation. There is an abundance of standard controllers and measuring transducers (transmitters) from various manufacturers for these standard signals. Transmitters or sensors measure process variables (temperature, level, etc.) and convert the measured value into the standard signal so that it can be used by evaluation devices such as B. display, process control system, PLC (programmable logic controller) or DDC ("Direct Digital Control") can be processed.

In industriellen Anwendungen werden Einheitssignale mit versetztem Nullpunkt verwendet. Wenn dem Messbereichsanfang ein von Null verschiedenes elektrisches Signal zugeordnet wird, kann eine Drahtbruchüberwachung realisiert werden. Man bezeichnet das von Null abweichende Anfangssignal für 0 Prozent Messwert von z.B. 4 mA bzw. 0,2 bar auch als „versetzten Nullpunkt“. Ein Signal von 0 mA bzw. 0 bar ist somit immer ein sicherer Hinweis auf eine Störung.Standard signals with offset zero point are used in industrial applications. If an electrical signal other than zero is assigned to the start of the measuring range, wire break monitoring can be implemented. The non-zero starting signal for 0 percent is called Measured value of 4 mA or 0.2 bar, for example, also as "offset zero point". A signal of 0 mA or 0 bar is therefore always a reliable indication of a malfunction.

Die im Folgenden beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren nutzen die Übertragung von elektrischen Kenngrößen über einen Impulsausgang bzw. auch als S0-Schnittstelle bezeichnet. Der Impulsausgang bietet auch die Möglichkeit einer Drahtbruch-Erkennung. Die Spannung für Ein/Aus liegt abweichend zu 0V, z.B. bei LOW=5V und bei HIGH=24V. Der Impulsausgang ist ideal dafür geeignet, Energien zu übertragen. Jedem Impuls wird eine Wertigkeit zugewiesen, z.B. Impulswertigkeit = x (Energieeinheiten) pro Impuls. Somit reicht ein einfacher Zähler aus, um die Gesamtenergie zu bestimmen.The devices and methods described below use the transmission of electrical parameters via a pulse output or also referred to as an S0 interface. The pulse output also offers the option of wire break detection. The voltage for on / off differs from 0V, e.g. LOW = 5V and HIGH = 24V. The pulse output is ideal for transferring energies. Each pulse is assigned a value, e.g. pulse value = x (energy units) per pulse. A simple counter is therefore sufficient to determine the total energy.

Während sich Einheitssignale für Werte wie Strom, Spannung, Temperatur oder Leistung eignen, werden Zählerstände mit Hilfe von Impulsen übertragen. Die Schnittstelle wird z.B. in folgenden Messgeräten eingesetzt: Wasserzähler, Gaszähler, Elektrizitätszähler, Wärmezähler, etc.While standard signals are suitable for values such as current, voltage, temperature or power, meter readings are transmitted with the help of pulses. The interface is used, for example, in the following measuring devices: water meters, gas meters, electricity meters, heat meters, etc.

Solche Zähler mit Impulsausgang werden verwendet, um Impulse, die einem bestimmten Wert entsprechen, zu einem Empfänger zu übertragen. Die Kennzeichnung des Impulswertes liegt in der Verantwortung des Zählerherstellers. Er kann die Impulswertigkeit: x (Energieeinheiten) pro Impuls oder die Impulsausgangsfrequenz: x Impulse pro (Energieeinheiten) angeben. Üblicherweise werden zwei verschiedene Strom/Spannungspegel verwendet, nämlich Klasse A: 25V/8mA und Klasse B: 14V/2mA.Such counters with pulse output are used to transmit pulses corresponding to a certain value to a receiver. The identification of the pulse value is the responsibility of the meter manufacturer. It can indicate the pulse valency: x (energy units) per pulse or the pulse output frequency: x pulses per (energy units). Usually two different current / voltage levels are used, namely class A: 25V / 8mA and class B: 14V / 2mA.

Der Impulsausgang verfügt über ein Lifezero-Signal. Damit sind Empfänger und Sender in der Lage, einen Kabelbruch von einem 0-Signal zu unterscheiden. Der Impuls lässt sich beispielsweise folgendermaßen definieren: 30 ms ≤ t_EIN ≤ 120 ms und 30 ms ≤ t_AUS.The pulse output has a lifezero signal. This means that the receiver and transmitter are able to differentiate between a broken cable and a 0 signal. The pulse can be defined as follows, for example: 30 ms ≤ t_ON ≤ 120 ms and 30 ms ≤ t_OFF.

Der Impulsausgang kann als offener Kollektor eines Transistors realisiert sein, der einem Optokoppler nachgeschaltet ist. Beim Anschluss der Schnittstelle sollte daher auf die Polarität geachtet werden. Wie oben beschrieben, werden die Klassen A und B genutzt, A für lange, B für kurze Übertragungswege. In Klasse B können bis zu 15 V Gleichspannung, in Klasse A bis zu 27 V Gleichspannung angeschlossen werden. Der maximale Strom wird mit 15 mA bzw. 27 mA angegeben, das entspricht einem Widerstand von 1 kΩ. Dabei entspricht ein Strom von kleiner 2 mA einem LOW-Wert, einer höher als 10 mA einem HIGH-Wert. Gängige DDCs können mit dieser Schwelle arbeiten. Das Signal wird vom Zähler als Impulsfolge ausgegeben, wobei ein einzelner Impuls mindestens 30 ms andauert.The pulse output can be implemented as an open collector of a transistor, which is connected downstream of an optocoupler. When connecting the interface, you should therefore pay attention to the polarity. As described above, classes A and B are used, A for long and B for short transmission paths. In class B, up to 15 V DC voltage can be connected, in class A up to 27 V DC voltage. The maximum current is specified as 15 mA or 27 mA, which corresponds to a resistance of 1 kΩ. A current of less than 2 mA corresponds to a LOW value, a current higher than 10 mA corresponds to a HIGH value. Common DDCs can work with this threshold. The signal is output by the counter as a pulse train, with a single pulse lasting at least 30 ms.

Eine Alternative zur S0-Schnittstelle ist der potentialfreie Kontakt, welcher der Übertragung eines Zustandes zwischen elektrischen Geräten dient. Der Kontakt wird üblicherweise über ein Relais oder einen Optokoppler realisiert. Dabei werden die elektrischen Stromkreise der zu verbindenden Geräte galvanisch voneinander abgekoppelt. Diese Lösung ist die einfachste und sicherste Methode um z. B. digitale Datenpunkte elektrisch zu übertragen.An alternative to the S0 interface is the potential-free contact, which is used to transfer a status between electrical devices. The contact is usually made via a relay or an optocoupler. The electrical circuits of the devices to be connected are galvanically decoupled from one another. This solution is the simplest and safest method to e.g. B. to transmit digital data points electrically.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Messanordnung 100 zur Messung elektrischer Kenngrößen 141, 142 einer Maschine oder Anlage 140 mit zwei Funktionsmodulen. Wie bereits oben beschrieben, ist ein Energiemessgerät 110 dargestellt (z.B. ein MA600 von Phoenix Contact) mit Anzeige 111 zur Darstellung von Messwerten für Spannung, Frequenz und Energie. Ein Beispiel der Darstellung zu einem bestimmten Zeitpunkt ist aufgezeigt, wobei eine Spannung U=690 V, eine Frequenz F=50 Hz und ein Energiezählerwert C=217683 kWh angezeigt wird. Der Energiemesser 110 wird mit zwei Funktionsmodulen betrieben, ein erstes Funktionsmodul 120 mit Impulsausgang 121 (z.B. EEM-IMP von Phoenix Contact) zum Übertragen einer Folge von Impulsen 122 und ein zweites Funktionsmodul 130 mit analogem Ausgang 131 (z.B. EEM-2AO von Phoenix Contact) zum Übertragen von analogen Signalen 132. Das erste Funktionsmodul 120 mit Impulsausgang 121 wird verwendet, um Energie 141 zu übertragen; das zweite Funktionsmodul 130 mit analogem Ausgang 131 wird verwendet, um Feld- und Leistungsgrößen 142, z.B. Leistung, Strom und Spannung, zu übertragen. Die Energiegrößen 141 und die Feld- und Leistungsgrößen 142 werden damit von der Maschine oder Anlage 140 zu dem Messgerät 110 übertragen. 1 shows a schematic representation of a measuring arrangement 100 for measuring electrical parameters 141 , 142 a machine or system 140 with two function modules. As already described above, is an energy meter 110 shown (e.g. an MA600 from Phoenix Contact) with display 111 for displaying measured values for voltage, frequency and energy. An example of the representation at a specific point in time is shown, with a voltage U = 690 V, a frequency F = 50 Hz and an energy meter value C = 217683 kWh being displayed. The energy meter 110 is operated with two function modules, a first function module 120 with pulse output 121 (e.g. EEM-IMP from Phoenix Contact) for transmitting a series of pulses 122 and a second functional module 130 with analog output 131 (e.g. EEM-2AO from Phoenix Contact) for transferring analog signals 132 . The first functional module 120 with pulse output 121 is used to make energy 141 transferred to; the second functional module 130 with analog output 131 is used to measure field and power quantities 142 , e.g. power, current and voltage. The energy quantities 141 and the field and output sizes 142 are thus used by the machine or system 140 to the measuring device 110 transfer.

2 zeigt ein Messdiagramm der inversen Aktualisierungsrate 200 bei einer Energiemessung an einer Maschine oder Anlage 140 über einen Impulsausgang eines Funktionsmoduls. 2 shows a measurement diagram of the inverse update rate 200 for energy measurement on a machine or system 140 via a pulse output of a function module.

Die oben bereits dargestellte Tabelle 1 listet die gewonnenen Messwerte gemäß 2 über den Impulsausgang bei einer beispielhaften Konfiguration der Maschine oder Anlage 140 tabellarisch auf, wobei eine Impulswertigkeit in diesem Beispiel von 1Ws pro Impuls angenommen wird.Table 1 already shown above lists the measured values obtained 2 via the pulse output in an exemplary configuration of the machine or system 140 in a table, whereby a pulse value of 1Ws per pulse is assumed in this example.

Die Darstellung macht deutlich, dass bei kleinen Energiewerten, d.h. kleiner als 1000 Ws, die inverse Aktualisierungsrate (1/Aktualisierungsrate) gegen unendlich strebt. Folgerichtig bedeutet das, dass für 0 Ws keine Aktualisierung der Werte stattfindet.The illustration makes it clear that for small energy values, ie less than 1000 Ws, the inverse update rate (1 / update rate) tends towards infinity. This consequently means that for 0 Ws, the values are not updated.

3 zeigt ein Messdiagramm der inversen Aktualisierungsrate 300 bei einer Energiemessung an einer Maschine oder Anlage 140 über einen Impulsausgang eines Funktionsmoduls, bei dem der Messwert in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt umgewandelt wird gemäß einer Ausführungsform. 3 shows a measurement diagram of the inverse update rate 300 for energy measurement on a machine or system 140 Via a pulse output of a function module, in which the measured value is converted into a standard signal with an offset zero point, according to one embodiment.

Die Darstellung der 3 zeigt, dass es am Impulsausgang 121 des ersten Funktionsmoduls 120 zur Übertragung der Energiegrößen nicht mehr zu den oben geschilderten Problemen mit der Aktualisierung der elektrischen Kenngrößen kommt. Das Messdiagramm der inversen Aktualisierungsrate 300 zeigt, dass stets eine Aktualisierung der elektrischen Kenngrößen stattfindet.The representation of the 3 shows that it is at the pulse output 121 of the first functional module 120 For the transmission of the energy quantities, the problems described above with the updating of the electrical parameters no longer arise. The measurement diagram of the inverse update rate 300 shows that the electrical parameters are always updated.

Die folgende Tabelle 2 listet die gewonnenen elektrischen Kenngrößen über den Impulsausgang bei der bereits zu 2 gewählten beispielhaften Konfiguration der Maschine oder Anlage 140 tabellarisch auf. Auch hier wird eine Impulswertigkeit von 1 Ws pro Impuls angenommen. Tabelle 2: elektrische Kenngrößen über den Impulsausgang bei einer beispielhaften Konfiguration der Maschine/Anlage 140, wenn der Impulsausgang mit versetztem Nullpunkt betrieben wird Energie Aktualisierungsrate Zeit (1/Aktualisierungsrate) 100000 Ws 100010 Imp/Sek 0,01 ms 50000 Ws 50010 Imp/Sek 0,02 ms 25000 Ws 25010 Imp/Sek 0,04 ms 12500 Ws 12510 Imp/Sek 0,08 ms 6250 Ws 6260 Imp/Sek 0,16 ms 3125 Ws 3135 Imp/Sek 0,32 ms 1563 Ws 1573 Imp/Sek 0,64 ms 782 Ws 792 Imp/Sek 1,26 ms 391 Ws 401 Imp/Sek 2,49 ms 196 Ws 206 Imp/Sek 4,85 ms 98 Ws 108 Imp/Sek 9,26 ms 49 Ws 59 Imp/Sek 16,95 ms 25 Ws 35 Imp/Sek 28,57 ms 13 Ws 23 Imp/Sek 43,48 ms 7 Ws 17 Imp/Sek 58,82 ms 4 Ws 14 Imp/Sek 71,43 ms 2 Ws 12 Imp/Sek 83,33 ms 1 Ws 11 Imp/Sek 90,91 ms The following table 2 lists the electrical parameters obtained via the pulse output for the 2 selected exemplary configuration of the machine or system 140 tabular on. A pulse value of 1 Ws per pulse is also assumed here. Table 2: Electrical parameters via the pulse output with an exemplary configuration of the machine / system 140 when the pulse output is operated with offset zero energy Update rate Time (1 / update rate) 100,000 Ws 100010 pulses / sec 0.01 ms 50000 Ws 50010 pulses / sec 0.02 ms 25,000 Ws 25010 pulses / sec 0.04 ms 12500 Ws 12510 pulses / sec 0.08 ms 6250 Ws 6260 pulses / sec 0.16 ms 3125 Ws 3135 pulses / sec 0.32 ms 1563 Ws 1573 pulses / sec 0.64 ms 782 Ws 792 pulses / sec 1.26 ms 391 Ws 401 pulses / sec 2.49 ms 196 Ws 206 pulses / sec 4.85 ms 98 Ws 108 pulses / sec 9.26 ms 49 Ws 59 pulses / sec 16.95 ms 25 Ws 35 pulses / sec 28.57 ms 13 Ws 23 pulses / sec 43.48 ms 7 Ws 17 pulses / sec 58.82 ms 4 Ws 14 pulses / sec 71.43 ms 2 Ws 12 pulses / sec 83.33 ms 1 Ws 11 pulses / sec 90.91 ms

Die Darstellung macht deutlich, dass bei kleinen Energiewerten, d.h. kleiner als 1000 Ws, die inverse Aktualisierungsrate (1/Aktualisierungsrate) nicht mehr gegen unendlich strebt, sondern den Wert 301 von 100 ms nicht mehr überschreitet. Folgerichtig bedeutet das, dass stets eine Aktualisierung der Messwerte stattfindet.The illustration makes it clear that with small energy values, ie less than 1000 Ws, the inverse update rate (1 / update rate) no longer tends towards infinity, but rather the value 301 no longer exceeds 100 ms. Consequently, this means that the measured values are always updated.

Dieses Verhalten lässt sich nun auch auf die Feld- und Leistungsgrößen 142 übertragen. Es kann eine Messanordnung gewählt werden, bei der nicht mehr beide Funktionsmodule 120, 130 benötigt werden, wie unten zu 4 näher beschrieben. Alle Messwerte können mit dem Impulsausgang 121 des ersten Funktionsmoduls 120 ausgegeben werden. Das zweite Funktionsmodul 130 mit dem Analogausgang 131 kann eingespart werden.This behavior can now also be applied to the field and power quantities 142 transfer. A measuring arrangement can be selected in which no longer both function modules 120 , 130 needed as below too 4th described in more detail. All measured values can be sent with the pulse output 121 of the first functional module 120 are issued. The second functional module 130 with the analog output 131 can be saved.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Messanordnung 400 zur Messung elektrischer Kenngrößen 143 einer Maschine oder Anlage 140 mit einem Funktionsmodul 420 mit Impulsausgang 421, bei dem die elektrische Kenngröße in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423 umgewandelt wird gemäß einer Ausführungsform. 4th shows a schematic representation of a measuring arrangement 400 for measuring electrical parameters 143 a machine or system 140 with a function module 420 with pulse output 421 , in which the electrical parameter is converted into a standard signal with offset zero 423 is converted according to one embodiment.

Im Gegensatz zur oben zu 1 beschriebenen Messanordnung 100 kommt die Messanordnung 400 ohne das zweite Funktionsmodul 130 mit Analogausgang 131 aus. Ein Funktionsmodul 420 mit Impulsausgang 421 entsprechend dem in 1 dargestellten ersten Funktionsmodul 120 mit Impulsausgang 121 ist ausreichend, um die in dieser Offenbarung beschriebene Funktionalität zu gewährleisten.In contrast to the above too 1 described measuring arrangement 100 comes the measuring arrangement 400 without the second functional module 130 with analog output 131 out. A functional module 420 with pulse output 421 according to the in 1 illustrated first functional module 120 with pulse output 121 is sufficient to ensure the functionality described in this disclosure.

Die Messanordnung 400 umfasst ein Funktionsmodul 420 mit Impulsausgang 421, wobei das Funktionsmodul 420 ausgebildet ist, eine elektrische Kenngröße 143 einer Maschine oder Anlage 140 zu erfassen, die elektrische Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll 424 in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423 umzuwandeln, und das Einheitssignal 423 als eine Folge von Impulsen 422 über den Impulsausgang 421 auszugeben. Die Messanordnung 400 umfasst ferner ein Messgerät 110, das ausgebildet ist, das Einheitssignal 423 über den Impulsausgang 421 des Funktionsmoduls 420 zu empfangen, einen Messwert der elektrischen Kenngröße 143 basierend auf dem empfangenen Einheitssignal 423 zu bestimmen und den Messwert der elektrischen Kenngröße 143 anzuzeigen, z.B. auf einem Display 111. Das Funktionsmodul 420 ist ausgebildet, sowohl eine Energiegröße (E) als auch eine Feld- oder Leistungsgröße (U, I, P) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423 umzuwandeln und über den Impulsausgang 421 auszugeben.The measuring arrangement 400 includes a functional module 420 with pulse output 421 , where the functional module 420 is formed, an electrical parameter 143 a machine or system 140 to detect the electrical parameter according to a signaling protocol 424 into a standard signal with offset zero point 423 convert, and the standard signal 423 as a series of impulses 422 via the pulse output 421 to spend. The measuring arrangement 400 further comprises a measuring device 110 , which is formed, the unit signal 423 via the pulse output 421 of the function module 420 to receive a measured value of the electrical parameter 143 based on the received unit signal 423 to determine and the measured value of the electrical parameter 143 display, for example on a display 111 . The functional module 420 is designed, both an energy quantity (E) and a field or power quantity (U, I, P) in a standard signal with offset zero point 423 to convert and via the pulse output 421 to spend.

Der Impulsausgang 421 ist ausgebildet, Impulse 422 auszugeben, wobei jedem Impuls eine vorgegebene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugewiesen ist, welche der elektrischen Kenngröße entspricht, wobei einem Messbereichsanfang der elektrischen Kenngröße eine von Null verschiedene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugeordnet ist.The pulse output 421 is trained to give impulses 422 output, each pulse being assigned a predetermined pulse valency or pulse output frequency which corresponds to the electrical parameter, with a pulse valency or pulse output frequency other than zero being assigned to the start of the measuring range of the electrical parameter.

Die Messanordnung 400 nutzt die Umwandlung einer elektrischen Kenngröße, z.B. einer elektrischen Kenngrößen 143 für Spannung U, Strom I, Leistung P und Energie E, gemäß einem Signalisierungsprotokoll 424 in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423, auch als offset zero oder live-zero bezeichnet. Einheitssignale sind normierte elektrische oder pneumatische Signale in der Prozessautomation. Für diese Einheitssignale gibt es eine Fülle von Einheitsreglern und Messumformern (Transmitter) von verschiedenen Herstellern. Messumformer bzw. Sensoren messen Prozessgrößen (Temperatur, Niveau, usw.) und formen den Messwert in das Einheitssignal um, damit diese von Auswertegeräten wie z. B. Anzeige, Prozessleitsystem, SPS (speicher-programmierbare Steuerung) oder DDC („Direct Digital Control“) verarbeitet werden können.The measuring arrangement 400 uses the conversion of an electrical parameter, eg an electrical parameter 143 for voltage U, current I, power P and energy E, according to a signaling protocol 424 into a standard signal with offset zero point 423 , also known as offset zero or live zero. Standard signals are standardized electrical or pneumatic signals in process automation. There is an abundance of standard controllers and measuring transducers (transmitters) from various manufacturers for these standard signals. Transmitters or sensors measure process variables (temperature, level, etc.) and convert the measured value into the standard signal so that it can be used by evaluation devices such as B. display, process control system, PLC (programmable logic controller) or DDC ("Direct Digital Control") can be processed.

Bei der Nutzung von Einheitssignalen mit versetztem Nullpunkt 423, wobei dem Messbereichsanfang ein von Null verschiedenes elektrisches Signal zugeordnet wird, kann eine Drahtbruchüberwachung realisiert werden. Man bezeichnet das von Null abweichende Anfangssignal für 0 Prozent Messwert von z.B. 4 mA bzw. 0,2 bar auch als „versetzten Nullpunkt“. Ein Signal von 0 mA bzw. 0 bar ist somit immer ein sicherer Hinweis auf eine Störung.When using standard signals with offset zero 423 With an electrical signal other than zero assigned to the start of the measuring range, wire break monitoring can be implemented. The start signal deviating from zero for 0 percent measured value of, for example, 4 mA or 0.2 bar is also referred to as "offset zero point". A signal of 0 mA or 0 bar is therefore always a reliable indication of a malfunction.

Die Messanordnung 400 nutzt die Übertragung von elektrischen Kenngrößen über den Impulsausgang 421 des Funktionsmoduls 420. Der Impulsausgang 421 wird auch als S0-Schnittstelle bezeichnet. Der Impulsausgang 421 bietet die Möglichkeit einer Drahtbruch-Erkennung. Die Spannung für Ein/Aus liegt abweichend zu 0V, z.B. bei LOW=5V und bei HIGH=24V. Der Impulsausgang 421 ist ideal dafür geeignet, Energien zu übertragen. Jedem Impuls wird eine Wertigkeit zugewiesen, z.B. Impulswertigkeit = x (Energieeinheiten) pro Impuls. Somit reicht ein einfacher Zähler aus, um die Gesamtenergie zu bestimmen.The measuring arrangement 400 uses the transmission of electrical parameters via the pulse output 421 of the function module 420 . The pulse output 421 is also known as the S0 interface. The pulse output 421 offers the possibility of wire break detection. The voltage for on / off differs from 0V, e.g. LOW = 5V and HIGH = 24V. The pulse output 421 is ideally suited to transferring energies. Each pulse is assigned a value, e.g. pulse value = x (energy units) per pulse. A simple counter is therefore sufficient to determine the total energy.

Bei der Messanordnung 400 können nicht nur Energiewerte in Form von Einheitssignalen übertragen werden, um Zählerstände zu ermitteln, sondern auch Feld- und Leistungsgrößen wie Strom, Spannung, Temperatur oder Leistung, die bisher nur über eine Analogschnittstelle übertragen werden konnten.With the measuring arrangement 400 Not only can energy values be transmitted in the form of standard signals in order to determine meter readings, but also field and power values such as current, voltage, temperature or power that could previously only be transmitted via an analog interface.

Zähler mit Impulsausgang werden verwendet, um Impulse, die einem bestimmten Wert entsprechen, zu einem Empfänger zu übertragen. Die Kennzeichnung des Impulswertes liegt in der Verantwortung des Zählerherstellers. Er kann die Impulswertigkeit: x (Energieeinheiten) pro Impuls oder die Impulsausgangsfrequenz: x Impulse pro (Energieeinheiten) angeben. Üblicherweise werden zwei verschiedene Strom/Spannungspegel verwendet, nämlich Klasse A: 25V/8mA und Klasse B: 14V/2mA.Pulse output counters are used to transmit pulses corresponding to a certain value to a receiver. The identification of the pulse value is the responsibility of the meter manufacturer. It can indicate the pulse valency: x (energy units) per pulse or the pulse output frequency: x pulses per (energy units). Usually two different current / voltage levels are used, namely class A: 25V / 8mA and class B: 14V / 2mA.

Der Impulsausgang 421 verfügt über ein Lifezero-Signal. Damit sind Empfänger und Sender in der Lage, einen Kabelbruch von einem 0-Signal zu unterscheiden. Der Impuls 422 lässt sich beispielsweise folgendermaßen definieren: 30 ms ≤ t_EIN ≤ 120 ms und 30 ms ≤ t_AUS.The pulse output 421 has a Lifezero signal. This means that the receiver and transmitter are able to differentiate between a broken cable and a 0 signal. The impulse 422 can be defined as follows, for example: 30 ms ≤ t_ON ≤ 120 ms and 30 ms ≤ t_OFF.

In einer Ausführungsbeispiel kann der Impulsausgang 421 beispielsweise als offener Kollektor eines Transistors realisiert sein, der einem Optokoppler nachgeschaltet ist. Beim Anschluss der Schnittstelle sollte daher auf die Polarität geachtet werden. Wie oben beschrieben, können die Klassen A und B genutzt werden, A für lange, B für kurze Übertragungswege. In Klasse B können bis zu 15 V Gleichspannung, in Klasse A bis zu 27 V Gleichspannung angeschlossen werden. Der maximale Strom kann in einem Ausführungsbeispiel mit 15 mA bzw. 27 mA angegeben werden, das entspricht einem Widerstand von 1 kΩ. Dabei entspricht ein Strom von kleiner 2 mA einem LOW-Wert, einer höher als 10 mA einem HIGH-Wert. Gängige DDCs können mit dieser Schwelle arbeiten. Das Signal wird vom Zähler als Impulsfolge ausgegeben, wobei ein einzelner Impuls mindestens 30 ms andauert.In one embodiment, the pulse output 421 for example, be implemented as an open collector of a transistor, which is connected downstream of an optocoupler. When connecting the interface, you should therefore pay attention to the polarity. As described above, classes A and B can be used, A for long and B for short transmission paths. In class B, up to 15 V DC voltage can be connected, in class A up to 27 V DC voltage. In one embodiment, the maximum current can be specified as 15 mA or 27 mA, which corresponds to a resistance of 1 kΩ. A current of less than 2 mA corresponds to a LOW value, a current higher than 10 mA corresponds to a HIGH value. Common DDCs can work with this threshold. The signal is output by the counter as a pulse train, with a single pulse lasting at least 30 ms.

Alternative zur Realisierung des Impulsausgangs 421 als S0-Schnittstelle kann der Impulsausgang 421 auch als potentialfreier Kontakt realisiert sein, welcher der Übertragung eines Zustandes zwischen elektrischen Geräten dient. Der Kontakt wird üblicherweise über ein Relais oder einen Optokoppler realisiert. Dabei werden die elektrischen Stromkreise der zu verbindenden Geräte galvanisch voneinander abgekoppelt. Diese Lösung ist die einfachste und sicherste Methode um z. B. digitale Datenpunkte elektrisch zu übertragen.Alternative to the implementation of the pulse output 421 The pulse output 421 can also be implemented as a potential-free contact, which is used to transfer a state between electrical devices. The contact is usually made via a relay or an optocoupler. The electrical circuits of the devices to be connected are galvanically decoupled from one another. This solution is the simplest and safest method to e.g. B. to transmit digital data points electrically.

In der Messanordnung 400 der 4 kann das Messgerät 110 basierend auf einer Zählung der empfangenen Impulse 422 den Messwert der elektrischen Kenngröße 143 bestimmen und auf dem Display 111 darstellen.In the measuring arrangement 400 the 4th can the measuring device 110 based on a count of the pulses received 422 the measured value of the electrical parameter 143 determine and on the display 111 represent.

In einer Ausführungsform ist das Funktionsmodul 420 ausgebildet, das Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423 in Form von S0-Impulsen 422 über den Impulsausgang 421 auszugeben. Insbesondere kann das Funktionsmodul 420 ausgebildet sein, die elektrische Kenngröße 143 gemäß dem Signalisierungsprotokoll 424 in eine Aktualisierungsrate mit versetztem Nullpunkt 300, wie in 3 näher dargestellt, umzuwandeln und über den Impulsausgang 421 auszugeben. Dabei überschreitet die inverse Aktualisierungsrate mit versetztem Nullpunkt 300 einen vorgegebenen Wert 301, z.B. einen vorgegebenen Wert von 100 ms, wie in 3 dargestellt, nicht.In one embodiment, the functional module is 420 formed, the standard signal with offset zero point 423 in the form of S0 pulses 422 via the pulse output 421 to spend. In particular, the functional module 420 be designed, the electrical parameter 143 according to the signaling protocol 424 into an update rate with offset zero 300 , as in 3 shown in more detail, to convert and via the pulse output 421 to spend. The inverse update rate exceeds the offset with the zero point 300 a predetermined value 301 , e.g. a predetermined value of 100 ms, as in 3 shown, not.

Das Funktionsmodul 420 ist ausgebildet, eine analoge Feld- oder Leistungsgröße 143 basierend auf einer Folge von Impulsen 422 über den Impulsausgang 421 an das Messgerät 110 zu übertragen. Das Messgerät 110 weist einen elektronischen Zähler auf, der ausgebildet ist, einen Messwert der analogen Feld- oder Leistungsgröße 143 basierend auf einer Zählung der an das Messgerät 110 übertragenen Impulse 422 zu bestimmen.The functional module 420 is designed to be an analog field or power variable 143 based on a series of pulses 422 via the pulse output 421 to the measuring device 110 transferred to. The measuring device 110 has an electronic counter which is designed to take a measured value of the analog field or power variable 143 based on a count sent to the meter 110 transmitted pulses 422 to determine.

Beispielsweise kann das Messgerät 110 einen Strommesser, einen Spannungsmesser, einen Leistungsmesser, einen Frequenzmesser, einen Leistungsfaktormesser, einen Oberschwingungsmesser, einen Energiezähler oder eine Kombination daraus umfassen.For example, the measuring device 110 an ammeter, a voltmeter, a power meter, a frequency meter, a power factor meter, a harmonic meter, an energy meter, or a combination thereof.

Das Messgerät 110 umfasst eine Anzeige 111, über die ein Energieverbrauch der Maschine oder Anlage 140 zusammen mit gemessenen Feld- und Leistungsgrößen angezeigt werden kann. Alternativ oder zusätzlich können diese Messwerte auch über eine Netzwerkschnittstelle der Messanordnung 400 an ein zentrales Gerät (z.B. in einem Netzwerk oder der Cloud) übertragen werden und dort zur Anzeige gebracht werden.The measuring device 110 includes an ad 111 , about the energy consumption of the machine or system 140 can be displayed together with measured field and power quantities. Alternatively or additionally, these measured values can also be sent via a network interface of the measuring arrangement 400 can be transmitted to a central device (e.g. in a network or the cloud) and displayed there.

Das Messgerät 110 ist ausgebildet, eine Verbindungsunterbrechung zu dem Funktionsmodul 420 zu erkennen, wenn das Messgerät 110 über einen vorgegebenen Zeitraum keine Impulse 422 über den Impulsausgang 421 des Funktionsmoduls 420 empfängt. Aufgrund des versetzten Nullpunkts bedeutet die Übertragung einer Null nämlich nicht, dass kein Signal bzw. ein Nullsignal übertragen wird, sondern dass die Übertragung defekt ist. Eine Übertragung eines Nullsignals würde durch den Empfang von Werten entsprechend dem versetzten Nullpunkt signalisiert werden, d.h. es würde ein Signal empfangen werden.The measuring device 110 is designed to interrupt the connection to the functional module 420 to detect when the meter 110 no pulses for a given period 422 via the pulse output 421 of the function module 420 receives. Because of the offset zero point, the transmission of a zero does not mean that no signal or a zero signal is transmitted, but that the transmission is defective. A transmission of a zero signal would be signaled by the receipt of values corresponding to the offset zero point, ie a signal would be received.

In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Messanordnung 400 eine Netzwerkschnittstelle zu einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Steuerung der Maschine oder Anlage 140. Die Netzwerkschnittstelle ist dabei ausgebildet, den Messwert der elektrischen Kenngröße 143 an die Steuerung zu übertragen, um die Maschine oder Anlage 140 über die Steuerung anzusteuern. D.h., die Steuerung empfängt alle Messwerte der Messanordnung 400 und kann basierend auf diesen Messwerten eine optimale Steuerung (z.B. energieeffizient, schnelles Anlaufverhalten oder ähnliches) der Maschine oder Anlage 140 vornehmen.In one embodiment, the measuring arrangement comprises 400 a network interface to a communication network with a controller of the machine or system 140 . The network interface is designed to take the measured value of the electrical parameter 143 to be transferred to the controller to the machine or system 140 to be controlled via the control. In other words, the control receives all measured values from the measuring arrangement 400 and based on these measured values, an optimal control (eg energy-efficient, fast start-up behavior or the like) of the machine or system can be achieved 140 make.

Neben der Messanordnung 400 stellt 4 auch ein Funktionsmodul 420 zum Übertragen einer elektrischen Kenngröße 143 einer Maschine oder Anlage 140 an ein Messgerät 110 dar. Ein solches Funktionsmodul 420 umfasst dabei Folgendes: einen Impulsausgang 421 zum Übertragen von Impulsen 422 an das Messgerät 110; und einen Prozessor (angedeutet durch das Signalisierungsprotokoll 424 welches auf solch einem Prozessor realisiert wird). Der Prozessor ist ausgebildet, die elektrische Kenngröße zu erfassen, die elektrische Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll 424 in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423 umzuwandeln, und das Einheitssignal 423 als eine Folge von Impulsen 422 über den Impulsausgang 421 an das Messgerät 110 zu übertragen. Das Funktionsmodul 420 ist dabei ausgebildet, sowohl eine Energiegröße (E) als auch eine Feld- oder Leistungsgröße (U, I, P) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423 umzuwandeln und über den Impulsausgang 421 zu übertragen.In addition to the measuring arrangement 400 represents 4th also a function module 420 for transferring an electrical parameter 143 a machine or system 140 to a measuring device 110 such a functional module 420 includes the following: a pulse output 421 for transmitting impulses 422 to the measuring device 110 ; and a processor (indicated by the signaling protocol 424 which is implemented on such a processor). The processor is designed to detect the electrical parameter, the electrical parameter according to a signaling protocol 424 into a standard signal with offset zero point 423 convert, and the standard signal 423 as a series of impulses 422 via the pulse output 421 to the measuring device 110 transferred to. The functional module 420 is designed to convert both an energy variable (E) and a field or power variable (U, I, P) into a standard signal with an offset zero point 423 to convert and via the pulse output 421 transferred to.

Jedem Impuls 422 ist eine vorgegebene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugewiesen, welche der erfassten elektrischen Kenngröße entspricht. Dabei ist einem Messbereichsanfang der elektrischen Kenngröße eine von Null verschiedene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugeordnet.Every impulse 422 a specified pulse value or pulse output frequency is assigned, which corresponds to the recorded electrical parameter. A pulse valency or pulse output frequency other than zero is assigned to the start of the measuring range of the electrical parameter.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 500 zum Messen von elektrischen Kenngrößen 143 einer Maschine oder Anlage 140 gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 500 beschreibt die Funktionalität der oben zu 4 beschriebenen Messanordnung 400 in Verfahrensschritten. 5 shows a schematic representation of a method 500 for measuring electrical parameters 143 a machine or system 140 according to one embodiment. The procedure 500 describes the functionality of the above too 4th described measuring arrangement 400 in procedural steps.

Das Verfahren 500 umfasst die folgenden Schritte: Erfassen 501 einer elektrischen Kenngröße 143 einer Maschine oder Anlage 140 durch ein Funktionsmodul 420 mit Impulsausgang 421; Umwandeln 502 der erfassten die elektrischen Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll 424 in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423; Übertragen 503 des Einheitssignals 423 als eine Folge von Impulsen 422 über den Impulsausgang 421 des Funktionsmoduls 420 an ein Messgerät 110; Bestimmen 504 eines Messwertes der elektrischen Kenngröße 143 basierend auf dem übertragenen Einheitssignal 423 durch das Messgerät 110; und Anzeigen 505 des Messwerts der elektrischen Kenngröße 143 durch das Messgerät 110, wobei das Umwandeln in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt 423 sich sowohl auf eine Energiegröße (E) als auch auf eine Feld- oder Leistungsgröße (U, I, P) bezieht.The procedure 500 comprises the following steps: Acquire 501 an electrical parameter 143 a machine or system 140 through a function module 420 with pulse output 421 ; Convert 502 the recorded the electrical parameters according to a signaling protocol 424 into a standard signal with offset zero point 423 ; Transfer 503 of the standard signal 423 as a series of impulses 422 via the pulse output 421 of the function module 420 to a measuring device 110 ; Determine 504 a measured value of the electrical parameter 143 based on the transmitted unit signal 423 through the meter 110 ; and ads 505 of the measured value of the electrical parameter 143 through the meter 110 , wherein the conversion to a standard signal with offset zero point 423 refers to both an energy quantity (E) and a field or power quantity (U, I, P).

Das Verfahren 500 lässt sich auf einem computerlesbaren nicht-flüchtigen Medium, z.B. einem Speicher, z.B. RAM oder ROM festhalten. Auf solch einem computerlesbaren nicht-flüchtigen Medium sind Computerinstruktionen gespeichert, welche bei Ausführung auf einem Computer den Computer dazu veranlassen, das Verfahren 500 auszuführen.The procedure 500 can be recorded on a computer-readable non-volatile medium, for example a memory such as RAM or ROM. On such a computer-readable, non-transitory medium, computer instructions are stored which, when executed on a computer, cause the computer to implement the method 500 execute.

Das Verfahren 500 lässt sich auf einem Computerprogramm ausführen. Solch ein Computerprogramm umfasst einen Programmcode zum Ausführen des Verfahrens 500, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor läuft.The procedure 500 can be executed on a computer program. Such a computer program comprises a program code for carrying out the method 500 if the computer program is running on a computer or processor.

Es ist selbstverständlich, dass die Merkmale der verschiedenen beispielhaft hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, außer wenn spezifisch anderweitig angegeben. Wie in der Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt müssen einzelne Elemente, die in Verbindung stehend dargestellt wurden, nicht direkt miteinander in Verbindung stehen; Zwischenelemente können zwischen den verbundenen Elementen vorgesehen sein. Ferner ist es selbstverständlich, dass Ausführungsformen der Erfindung in einzelnen Schaltungen, teilweise integrierten Schaltungen oder vollständig integrierten Schaltungen oder Programmiermitteln implementiert sein können. Der Begriff „beispielsweise“ ist lediglich als ein Beispiel gemeint und nicht als das Beste oder Optimale. Es wurden bestimmte Ausführungsformen hierin veranschaulicht und beschrieben, doch für den Fachmann ist es offensichtlich, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder gleichartigen Implementierungen anstelle der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen verwirklicht werden können, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.It goes without saying that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise. As shown in the description and the drawings, individual elements that have been shown in connection need not be directly related to one another; Intermediate elements can be provided between the connected elements. Furthermore, it goes without saying that embodiments of the invention can be implemented in individual circuits, partially integrated circuits or completely integrated circuits or programming means. The term "for example" is meant as an example only and not as the best or optimal. Certain embodiments have been illustrated and described herein, but it will be apparent to those skilled in the art that a variety of alternative and / or similar implementations can be made in lieu of the embodiments shown and described without departing from the concept of the present invention.

Claims (15)

Messanordnung (400) zum Messen von elektrischen Kenngrößen (143) einer Maschine oder Anlage (140), mit: einem Funktionsmodul (420) mit Impulsausgang (421), wobei das Funktionsmodul (420) ausgebildet ist, eine elektrische Kenngröße (143) einer Maschine oder Anlage (140) zu erfassen, die elektrische Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll (424) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423) umzuwandeln, und das Einheitssignal (423) als eine Folge von Impulsen (422) über den Impulsausgang (421) auszugeben; und einem Messgerät (110), das ausgebildet ist, das Einheitssignal (423) über den Impulsausgang (421) des Funktionsmoduls (420) zu empfangen, einen Messwert der elektrischen Kenngröße (143) basierend auf dem empfangenen Einheitssignal (423) zu bestimmen und den Messwert der elektrischen Kenngröße (143) anzuzeigen (111), wobei das Funktionsmodul (420) ausgebildet ist, sowohl eine Energiegröße (E) als auch eine Feld- oder Leistungsgröße (U, I, P) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423) umzuwandeln und über den Impulsausgang (421) auszugeben.Measuring arrangement (400) for measuring electrical parameters (143) of a machine or system (140), comprising: a function module (420) with pulse output (421), the function module (420) being designed, an electrical parameter (143) of a machine or to detect the system (140), to convert the electrical parameter according to a signaling protocol (424) into a standard signal with offset zero point (423), and to output the standard signal (423) as a sequence of pulses (422) via the pulse output (421); and a measuring device (110) which is designed to receive the standard signal (423) via the pulse output (421) of the function module (420), a measured value of the electrical parameter (143) based on the to determine the received standard signal (423) and to display (111) the measured value of the electrical parameter (143), the functional module (420) being designed to include both an energy variable (E) and a field or power variable (U, I, P) to be converted into a standard signal with offset zero point (423) and output via the pulse output (421). Messanordnung (400) nach Anspruch 1, wobei der Impulsausgang (421) ausgebildet ist, Impulse (422) auszugeben, wobei jedem Impuls eine vorgegebene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugewiesen ist, welche der erfassten elektrischen Kenngröße entspricht, wobei einem Messbereichsanfang der elektrischen Kenngröße eine von Null verschiedene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugeordnet ist.Measuring arrangement (400) Claim 1 , the pulse output (421) being designed to output pulses (422), each pulse being assigned a predetermined pulse valency or pulse output frequency which corresponds to the detected electrical parameter, a pulse valency or pulse output frequency other than zero being assigned to the start of the measuring range of the electrical parameter. Messanordnung (400) nach Anspruch 2, wobei das Messgerät (110) ausgebildet ist, basierend auf einer Zählung der empfangenen Impulse (422) den Messwert der elektrischen Kenngröße (143) zu bestimmen.Measuring arrangement (400) Claim 2 , wherein the measuring device (110) is designed to determine the measured value of the electrical parameter (143) based on a count of the received pulses (422). Messanordnung (400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Funktionsmodul (420) ausgebildet ist, das Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423) in Form von S0-Impulsen (422) über den Impulsausgang (421) auszugeben.Measuring arrangement (400) according to one of the preceding claims, wherein the function module (420) is designed to output the standard signal with offset zero point (423) in the form of S0 pulses (422) via the pulse output (421). Messanordnung (400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Funktionsmodul (420) ausgebildet ist, die elektrische Kenngröße (143) gemäß dem Signalisierungsprotokoll (424) in eine Aktualisierungsrate mit versetztem Nullpunkt (300) umzuwandeln und über den Impulsausgang (421) auszugeben.Measuring arrangement (400) according to one of the preceding claims, wherein the functional module (420) is designed to convert the electrical parameter (143) according to the signaling protocol (424) into an update rate with offset zero point (300) and to output it via the pulse output (421). Messanordnung (400) nach Anspruch 5, wobei die inverse Aktualisierungsrate mit versetztem Nullpunkt (300) einen vorgegebenen Wert (301) nicht überschreitet.Measuring arrangement (400) Claim 5 , wherein the inverse update rate with offset zero point (300) does not exceed a predetermined value (301). Messanordnung (400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Funktionsmodul (420) ausgebildet ist, eine analoge Feld- oder Leistungsgröße (143) basierend auf einer Folge von Impulsen (422) über den Impulsausgang (421) an das Messgerät (110) zu übertragen.Measuring arrangement (400) according to one of the preceding claims, wherein the functional module (420) is designed to supply an analog field or power variable (143) based on a sequence of pulses (422) via the pulse output (421) to the measuring device (110) transfer. Messanordnung (400) nach Anspruch 7, wobei das Messgerät (110) einen elektronischen Zähler umfasst, der ausgebildet ist, einen Messwert der analogen Feld- oder Leistungsgröße (143) basierend auf einer Zählung der an das Messgerät (110) übertragenen Impulse (422) zu bestimmen.Measuring arrangement (400) Claim 7 wherein the measuring device (110) comprises an electronic counter which is designed to determine a measured value of the analog field or power variable (143) based on a count of the pulses (422) transmitted to the measuring device (110). Messanordnung (400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Messgerät (110) eines der Folgenden oder eine Kombination daraus umfasst: einen Strommesser, einen Spannungsmesser, einen Leistungsmesser, einen Frequenzmesser, einen Leistungsfaktormesser, einen Oberschwingungsmesser, einen Energiezähler.Measuring arrangement (400) according to one of the preceding claims, wherein the measuring device (110) comprises one of the following or a combination thereof: an ammeter, a voltmeter, a power meter, a frequency meter, a power factor meter, a harmonic meter, an energy meter. Messanordnung (400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Messgerät (110) ausgebildet ist, einen Energieverbrauch der Maschine oder Anlage (140) zusammen mit gemessenen Feld- und Leistungsgrößen anzuzeigen (111).Measuring arrangement (400) according to one of the preceding claims, wherein the measuring device (110) is designed to display (111) an energy consumption of the machine or system (140) together with measured field and power variables. Messanordnung (400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Messgerät (110) ausgebildet ist, eine Verbindungsunterbrechung zu dem Funktionsmodul (420) zu erkennen, wenn das Messgerät (110) über einen vorgegebenen Zeitraum keine Impulse (422) über den Impulsausgang (421) des Funktionsmoduls (420) empfängt.Measuring arrangement (400) according to one of the preceding claims, wherein the measuring device (110) is designed to recognize an interruption in the connection to the functional module (420) if the measuring device (110) does not receive any pulses (422) via the pulse output (421) for a predetermined period of time ) of the function module (420). Messanordnung (400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Netzwerkschnittstelle zu einem Kommunikationsnetzwerk mit einer Steuerung der Maschine oder Anlage (140), wobei die Netzwerkschnittstelle ausgebildet ist, den Messwert der elektrischen Kenngröße (143) an die Steuerung zu übertragen, um die Maschine oder Anlage (140) über die Steuerung anzusteuern.Measuring arrangement (400) according to one of the preceding claims, with a network interface to a communication network with a controller of the machine or system (140), the network interface being designed to transmit the measured value of the electrical parameter (143) to the controller in order to control the machine or to control the system (140) via the controller. Funktionsmodul (420) zum Übertragen einer elektrischen Kenngröße (143) einer Maschine oder Anlage (140) an ein Messgerät (110), wobei das Funktionsmodul (420) Folgendes umfasst: einen Impulsausgang (421) zum Übertragen von Impulsen (422) an das Messgerät (110); und einen Prozessor, der ausgebildet ist, die elektrische Kenngröße (143) zu erfassen, die elektrische Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll (424) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423) umzuwandeln, und das Einheitssignal (423) als eine Folge von Impulsen (422) über den Impulsausgang (421) an das Messgerät (110) zu übertragen, wobei das Funktionsmodul (420) ausgebildet ist, sowohl eine Energiegröße (E) als auch eine Feld- oder Leistungsgröße (U, I, P) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423) umzuwandeln und über den Impulsausgang (421) zu übertragen.Function module (420) for transmitting an electrical parameter (143) of a machine or system (140) to a measuring device (110), the function module (420) comprising: a pulse output (421) for transmitting pulses (422) to the measuring device (110); and a processor which is designed to detect the electrical characteristic (143), to convert the electrical characteristic according to a signaling protocol (424) into a standard signal with offset zero point (423), and the standard signal (423) as a sequence of pulses (422 ) to be transmitted to the measuring device (110) via the pulse output (421), wherein the function module (420) is designed to convert both an energy variable (E) and a field or power variable (U, I, P) into a standard signal with offset zero point (423) and to transmit it via the pulse output (421). Funktionsmodul (420) nach Anspruch 13, wobei jedem Impuls (422) eine vorgegebene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugewiesen ist, welche der erfassten elektrischen Kenngröße entspricht, wobei einem Messbereichsanfang der elektrischen Kenngröße eine von Null verschiedene Impulswertigkeit oder Impulsausgangsfrequenz zugeordnet ist.Function module (420) Claim 13 , wherein each pulse (422) is assigned a predetermined pulse valency or pulse output frequency which corresponds to the detected electrical parameter, a measuring range start of the electrical parameter being assigned a pulse valency or pulse output frequency other than zero. Verfahren (500) zum Messen von elektrischen Kenngrößen (143) einer Maschine oder Anlage (140), mit folgenden Schritten: Erfassen (501) einer elektrischen Kenngröße (143) einer Maschine oder Anlage (140) durch ein Funktionsmodul (420) mit Impulsausgang (421); Umwandeln (502) der erfassten elektrischen Kenngröße gemäß einem Signalisierungsprotokoll (424) in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423); Übertragen (503) des Einheitssignals (423) als eine Folge von Impulsen (422) über den Impulsausgang (421) des Funktionsmoduls (420) an ein Messgerät (110); Bestimmen (504) eines Messwertes der elektrischen Kenngröße (143) basierend auf dem übertragenen Einheitssignal (423) durch das Messgerät (110); und Anzeigen (505) des Messwertes der elektrischen Kenngröße (143) durch das Messgerät (110), wobei das Umwandeln in ein Einheitssignal mit versetztem Nullpunkt (423) sich sowohl auf eine Energiegröße (E) als auch auf eine Feld- oder Leistungsgröße (U, I, P) bezieht.Method (500) for measuring electrical parameters (143) of a machine or system (140), with the following steps: Detection (501) of an electrical parameter (143) of a machine or system (140) by a function module (420) with pulse output (421); Converting (502) the detected electrical parameter according to a signaling protocol (424) into a standard signal with an offset zero point (423); Transmitting (503) the standard signal (423) as a sequence of pulses (422) via the pulse output (421) of the function module (420) to a measuring device (110); Determination (504) of a measured value of the electrical parameter (143) based on the transmitted standard signal (423) by the measuring device (110); and Display (505) of the measured value of the electrical parameter (143) by the measuring device (110), wherein the conversion into a standard signal with offset zero point (423) relates both to an energy quantity (E) and to a field or power quantity (U, I, P).
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