DE102020210427A1

DE102020210427A1 - Verfahren für ein schleifengespeistes Messgerät

Info

Publication number: DE102020210427A1
Application number: DE102020210427.1A
Authority: DE
Inventors: Juan Garcia; Ralf Höll; Ralf Schätzle
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2020-08-17
Filing date: 2020-08-17
Publication date: 2022-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Messgerät (100), z.B. ein Feldgerät, ein Schaltschrankgerät und/oder ein Messsystem, mit einem Sensor zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung und/oder zur Temperaturmessung. Das Messgerät (100) weist ein Sensorgerät (120) auf, das in einer Zweileiterschleife (180) angeordnet ist. Das Messgerät (100) kann folgende Verfahrensschritte durchführen:Bestimmen einer ersten Spannung (Linit) an dem Sensorgerät (120);Bestimmen einer aktuellen Spannung (Usensor) an dem Sensorgerät (120); und wenn die aktuelle Spannung (Usensor) sich um mehr als einen vordefinierten Spannungsbetrag (Udiff) von der ersten Spannung (Linit) unterscheidet, ausgeben eines Alarms.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Messgerät, z.B. ein Feldgerät oder Schaltschrankgerät, mit einem Sensor - z. B. einem angeschlossenen Sensor - zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung und/oder zur Temperaturmessung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein schleifengespeistes Messgerät, Feldgerät oder Messsystem, ein Verfahren, eine Verwendung, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.
Hintergrund
Zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung und/oder zur Temperaturmessung werden in vielen Fällen Messgeräte, z.B. Feldgeräte und/oder Messsysteme, eingesetzt, die mit einem Sensor über eine Zweileiterschleife verbunden sind. Das Messgerät kann weitere Verbraucher - z.B. ein Anzeigegerät - aufweisen, die ebenfalls in der Zweileiterschleife angeordnet sind. Das Messgerät kann beispielsweise für die Speisung vom Sensor und ggf. anderer angeschlossener Verbraucher in der Messschleife und die Auswertung des Messsignals sorgen. Wenn aus irgendeinem Grund der Widerstand in der Zweileiterschleife erhöht ist - z.B. durch Korrosion -, kann die Funktionsweise zumindest einiger Arten von Sensoren und/oder die Übermittlung der Messwerte des Sensors beeinträchtigt sein.
Zusammenfassung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Funktionsweise eines Messgeräts, eines Feldgeräts und/oder Messsystems zumindest teilweise zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
Ein erster Aspekt betrifft ein Verfahren für ein schleifengespeistes Messgerät, z.B. ein Feldgerät und/oder ein Messsystem, zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung, zur Druckmessung, zur Durchflussmessung und/oder zur Temperaturmessung. Das Messgerät weist ein Sensorgerät auf, das in einer Zweileiterschleife angeordnet ist. Dabei kann, je nach Einsatzfall, das Sensorgerät verschiedene Arten von Sensoren verwenden, beispielsweise einen Impedanzgrenzschalter, einen Vibrationsgrenzschalter, ein Hochfrequenzfrontend, z.B. einen Radarsensor, und/oder weitere Arten von Sensoren. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

Bestimmen einer ersten Spannung an dem Sensorgerät;
Bestimmen einer aktuellen Spannung an dem Sensorgerät; und
wenn die aktuelle Spannung sich um mehr als einen vordefinierten Spannungsbetrag von der ersten Spannung unterscheidet, ausgeben eines Alarms.

Die Zweileiterschleife kann beispielsweise als eine 4 ... 20 mA-Stromschleife ausgeführt sein. Die Zweileiterschleife kann von einer sog. speisenden Einheit, z.B. einem Messgerät, mit Leistung versorgt werden. Für zumindest manche Messgeräte kann die verfügbare Leistung in einer Zweileiterschleife begrenzt sein, z.B. weil die speisende Einheit bzw. Stromversorgung leistungsbegrenzt ist. Dies trifft beispielsweise bei sog. eigensicheren Trennbarrieren oder (Ex)-Transmitterspeisegeräte (speisende Einheit) zu, die zur Speisung des Zweileiters z.B. für Applikationen in explosionsgefährdeten Bereichen („Ex“) eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise zum Reduzieren der angebotenen Leistung bei dem Messgerät geschehen, um die Lebensdauer einer speisenden Batterie zu verlängern und/oder aus Sicherheitsgründen. In der Zweileiterschleife können noch weitere Geräte angeordnet sein, z.B. ein Anzeigegerät und/oder ein - z.B. drahtloses - Kommunikationsgerät. Die weiteren Geräte können in demselben Gehäuse angeordnet sein wie das Sensorgerät und/oder in getrennten Gehäusen. Das Verfahren kann in der speisenden Einheit ausgeführt werden - insbesondere wenn diese als Speise- und Steuergerät gestaltet ist -, das Verfahren kann aber auch in dem Anzeigegerät und/oder in einem der weiteren Geräte implementiert werden. Das Sensorgerät weist mindestens einen Sensor auf, z.B. einen der oben genannten Sensoren. Es kann darüber hinaus auch sog. „eigene Intelligenz besitzen“, d.h. es kann beispielsweise ein Steuergerät oder eine andere Art von Computer und/oder von Kommunikationsgerät in der Nähe, z.B. im Gehäuse, des Sensorgeräts angeordnet sein. Der Sensor kann für den Bereich der Prozessautomation oder Fabrikautomation ausgeführt sein. Er kann physikalisch beispielsweise Temperatur, Druck, Füllstand, Grenzstand und/oder Durchfluss messen. Das Sensorgerät wandelt den Messwert beispielsweise in einen Strom im Bereich zwischen 4 mA und 20 mA. Das Sensorgerät gibt also den Schleifenstrom vor, der wiederum von einem Gerät, z.B. von dem Messgerät, z.B. ein Speise- und/oder Steuergerät, gemessen und ausgewertet wird. Die Zweileiterschleife kann z.B. sogenannte SMART-Protokolle unterstützen wie das sog. HART-Protokoll (HART: Highway Addressable Remote Transducer), das sog. „Brain-Protokoll“ (Yokogawa), Baily (STC02), Foxcom und/oder weitere derartige Protokolle.
Die erste Spannung kann z.B. bei der Herstellung, bei einer Inbetriebnahme - z.B. bei der ersten Inbetriebnahme - und/oder zu einem weiteren definierten Zeitpunkt gemessen werden. Die erste Spannung wird gelegentlich als Initialspannung bezeichnet. Die erste Spannung kann als Referenzspannung betrachtet werden und z.B. in einem nicht-flüchtigen Speicher hinterlegt werden.
Die aktuelle Spannung wird gelegentlich als Ist-Spannung bezeichnet. Das Bestimmen der aktuellen Spannung an dem Sensorgerät kann z.B. zyklisch und/oder auf Aufforderung erfolgen. Das Bestimmen einer Spannung an dem Sensorgerät - z. B. der ersten Spannung oder der aktuellen Spannung - kann beispielsweise durch direktes Messen an dem Sensorgerät erfolgen, und/oder an Geräten wie der speisenden Einheit und/oder weiteren Geräten, die z.B. aus eigenen Messwerten mittelbar auf die Spannung an dem Sensorgerät schließen.
Das Bestimmen einer Spannung an dem Sensorgerät (U_sensor) und dessen Übertragung an das Messgerät kann beispielsweise auch über eine Kommunikationsschnittstelle wie z.B. HART erfolgen. Dabei können z.B. im Master/Slave Betrieb werden die erforderlichen Daten ausgetauscht werden. Das Bestimmen einer Spannung an dem Sensorgerät (U_sensor) und dessen Übertragung an das Messgerät kann beispielsweise auch über eine Funk-Kommunikationsschnittstelle wie z.B. Bluetooth, LoRa erfolgen. Die Daten werden hierbei über Funk vom Sensor an das Messgerät übertragen. Das Bestimmen der aktuellen Spannung wird gelegentlich als Überwachungsfunktion bezeichnet. Die Überwachungsfunktion kann beinhalten, dass das Gerät die Klemmenspannung(en) und/oder den Schleifenstrom überwacht und daraus Rückschlüsse auf den Zustand der Stromschleife oder Zweileiterschleife zieht. Wenn die aktuelle Spannung um einen vordefinierten Spannungsbetrag kleiner ist als die erste Spannung und/oder bei Veränderungen, die außerhalb eines spezifizierten Grenzbereichs liegen, kann ein Alarm, z.B. in Form einer Warnmeldung, ausgegeben und/oder übertragen werden. Der vordefinierte Spannungsbetrag kann einstellbare sein. Der Alarm kann beispielsweise folgende Aktionen umfassen: Aufleuchten eines gelben und/oder roten Lichts an dem Sensorgerät, einem weiteren Gerät und/oder an einem externen Gerät, z.B. einer Leitwarte; Ausgeben eines Tons; Senden einer Meldung und/oder einer Datensequenz, insbesondere wenn das Messgerät, Feldgerät und/oder Messsystem Teil eines loT-basierten Automatisierungssystems ist (loT: Internet of Things); Anzeigen eines Zustands, einer Meldung und/oder eines Piktogramms an einem Anzeigegerät; Update einer Datenbank, insbesondere in einer zentralen Einheit wie einem Leitsystem.
Damit können vorteilhafterweise Lastprobleme in der Stromschleife rechtzeitig erkannt werden. Derartige Probleme können kurzfristig - z.B. auch transient - auftreten, sie können sich aber auch allmählich - z.B. schleichend - aufbauen und erst nach einiger Zeit einen für die Stromschleife (bzw. für die Funktion des Messgeräts und/oder Messsystems) kritischen Wert annehmen und/oder überschreiten. Die Veränderung der aktuellen Spannung gegenüber der ersten Spannung kann beispielsweise durch Korrosion, z.B. an mindestens einer der Anschlussklemmen, verursacht sein. So kann z.B. durch Korrosion an den Anschlussklemmen der Widerstand in der Stromschleife so groß werden, dass das Speisegerät bei einem hohen Schleifenstrom nicht mehr genügend Spannung liefern kann, um den Betrieb des angeschlossenen Sensors und der eventuell in der Stromschleife befindlichen Verbraucher, sicherzustellen. Auch veränderte Temperaturen können im laufenden Betrieb die Schleifenbilanz negativ beeinflussen, z. B. weil eine erhöhte Temperatur zumindest bei manchen Systemen zu höheren Gesamtlasten der Stromschleife führen kann. So kann die Stromschleife beispielsweise bei 20°C noch hinreichend funktionieren, bei 60°C aufgrund veränderter, erhöhter Leitungswiderstände in der Stromschleife aber nicht mehr. Auch nachträgliche Veränderungen in der Stromschleife z.B. durch nachträglichen Einbau weiterer Verbraucher oder Austausch von bestehenden Geräten, können die Strombilanz der Zweileiterschleife beeinflussen. Auch ermöglicht dies einen sinnvollen Ausbau von loT-Konzepten mit den damit verbundenen Vorteilen. So können z.B. Lastenveränderungen in der Schleife durch Temperaturänderungen an Drittsysteme wie Diagnosesysteme, weitergeleitet werden. Zusätzlich zu den Diagnosemeldungen kann auch durch Abschaltung von „Verbrauchern“ dafür gesorgt werden, dass die Schleifenbilanz weiterhin im „grünen“ Bereich bleibt und die Stromschleife, und damit der betreffende Anlagenteil, auch weiterhin einwandfrei funktioniert.
In einigen Ausführungsformen weist das Messgerät weiterhin ein Verbrauchergerät auf, das seriell die seriell zu dem Sensorgerät (120) in einer Zweileiterschleife (180) angeordnet ist. Das Verbrauchergerät kann eine einzige oder eine Vielzahl von Funktionseinheiten aufweisen, beispielsweise kann es einen Messwiderstand, z.B. einen HART-Widerstand, eine Messeinrichtung, ein Display, eine Beleuchtung, eine Kommunikationseinheit, eine Funkeinheit, eine Recheneinheit, und/oder einen Speicher, aufweisen. Die Funktionseinheiten können in einem Gehäuse, z.B. zusammen mit anderen Funktionseinheiten und/oder dem Sensorgerät angeordnet sein. Die räumliche Verteilung der Funktionseinheiten kann durch ein Messkonzept beeinflusst sein. Der Alarm kann weiterhin beinhalten, eine oder mehrere der Funktionseinheiten abzuschalten. Das Abschalten kann durch eine Reihenfolge bestimmt sein, die an einem Stromverbrauch und/oder einer funktionalen Priorität der Funktionseinheiten und/oder weiterer Geräte orientiert ist, z.B. kann das Sensorgerät und/oder der Sensor das letzte abzuschaltende Gerät sein.
In zahlreichen Ausführungsformen weist das Messgerät weiterhin ein Speise- und Steuergerät auf. Das Speise- und Steuergerät kann z.B. als ein Transmitterspeisegerät ausgeführt sein. Das Transmitterspeisegerät kann extern und/oder von einer separaten Stromversorgung versorgt werden. Das Transmitterspeisegerät kann z.B. an eine passive SPS/PLC analoge Eingangskarte angeschlossen sein (SPS: speicherprogrammierbare Steuerung; PLC: programmable logic controller). Das Transmitterspeisegerät kann auch passiv, d.h. ohne eine externe Versorgungsspannung, ausgelegt sein und z.B. als eine aktive SPS/PLC analoge Eingangskarte ausgeführt sein und/oder angeschlossen werden. Bei dem Speise- und Steuergerät kann es sich z.B. um ein Speise- und Steuergerät wie z.B. VEGAMET, VEGATOR handeln, um eine Trennbarriere, z.B. VEGATRENN, und/oder um schleifengespeiste Anzeigegeräte, wie z.B. VEGADIS handeln.
In zahlreichen Ausführungsformen ist das Messgerät oder Messsystem Teil eines Systems zu Prozessautomation oder Fabrikautomation. In einigen Ausführungsformen weist das System einen zentralen Leitstand und/oder eine Datenbank auf.
In einigen Ausführungsformen ist der vordefinierte Spannungsbetrag frei wählbar und/oder einstellbar. Damit kann vorteilhafterweise eine einfache Anpassung z.B. an ein für einen Kunden optimiertes System vorgenommen werden. In diesen Fällen kann der vordefinierte Spannungsbetrag z.B. von einem mit diesem System vertrauten Praktiker und/oder einem anderen Fachmann vorgenommen werden.
In einigen Ausführungsformen wird der vordefinierte Spannungsbetrag mittels einer Simulation bestimmt. Die Simulation kann zum Beispiel Spezifikationen des Sensors, der Leitung, des Speise- und Steuergeräts, Stromverbrauch weiterer Geräte, Temperaturbereiche, Toleranzbereiche und/oder weitere Faktoren einbeziehen.
In einigen Ausführungsformen wird der vordefinierte Spannungsbetrag abhängig von einer Zeitreihe von aktuellen Spannungen bestimmt. Beispielsweise können, um die Leistungsbilanz der Zweileiterschleife zu beurteilen, die Spannung bei 4 mA und die Spannung bei 20 mA bzw. auch dazwischenliegende Spannungswerte zu Beginn der Installation der Messschleife aufzeichnen. Diese können z.B. als Initial-Referenzwerte in eine interne Liste abgespeichert werden. Wenn diese Referenzwerte im Laufe der Zeit den vordefinierten Spannungsbetrag unterschreiten, kann dies auf erhöhte Widerstandsverhältnisse in der Stromschleife, z.B. durch aufkommende Korrosion, hindeuten. Diese Methode kann z.B. kombiniert werden mit einer Methode, bei der häufig und/oder stetig Messwerte in Geräten wie VEGATRENN/VEGATOR/VEGAMET/VEGADIS etc. aufgezeichnet werden, um Abweichungen über die Laufzeit der Anlage zu erkennen und diese Abweichungen wiederum als Korrosion zu interpretieren und/oder als Diagnosemeldung dem Anwender zur Verfügung zu stellen.
Die Zeitreihe kann z.B. in einem der Geräte des Messsystems und/oder in einer zentralen Datenbank gespeichert werden. Die Zeitreihe kann zeitlich äquidistante Erfassungen von aktuellen Spannungen beinhalten und/oder zeitlich unterschiedliche Erfassungen, bei denen beispielsweise Spannungserfassungen in kritischen Situationen überrepräsentiert sind. Die Zeitreihe kann auf Aufforderung, vordefiniert und/oder periodisch - z.B. in Perioden von Sekunden, Minuten, usw., bis hin zu Monaten - erhoben werden. Durch die verwendet einer Zeitreihe kann zum Beispiel eine Wirkung einer schleichenden Verschlechterung beobachtet werden und/oder prognostiziert werden, beispielsweise durch Korrosion. Es können damit auch Konzepte einer vorbeugenden Wartung in Bezug auf mögliche Probleme realisiert werden, beispielsweise durch lineare Interpolation, oder durch verwendet einer anderen Interpolationsfunktion. Durch diese Konzepte kann z.B. die Wartung gezielter geplant und/oder durchgeführt werden. Weiterhin können die hohen Kosten, die z.B. aus einem Anlagen- oder Teilanlagenstillstand resultieren, zumindest gemildert werden. Auch können Probleme einer schleichenden Verschlechterung deutlich von kurzfristigen und/oder transienten Problemen getrennt werden. Dies kann vorteilhafterweise z.B. verwendet werden, um unerwartete Probleme zu erkennen, die z.B. aus der Zuschaltung eines zusätzlichen Geräts - z.B. einer Funktionseinheit - in die Zweileiterschleife resultieren, beispielsweise weil dessen Stromverbrauch falsch abgeschätzt wurde. Weiterhin kann dies vorteilhafterweise verwendet werden, um Konzepte einer warmen Redundanz zu realisieren, wenn z.B. ein kurzfristiges und/oder transientes Problem erkannt wurde, dass in einem „Notbetrieb“ nur noch kritische Füllstände (z.B. Überlauf) von einem anderen, evtl. billigeren, Messsystem gemessen werden, das in kalter oder warmen Redundanz gehalten wird; damit kann eine aufwändige und/oder stromintensive heiße Redundanz vermieden werden.
Weiterhin kann der Anlagenbetreiber durch das Ausgeben des Alarms - etwa durch Meldung, Visualisierung des Problems und/oder andere Maßnahmen wie oben und/oder nachfolgend beschrieben - seine individuell gestaltete Stromschleife gezielt korrigieren. Er kann (vorbeugend) die Arbeit und/oder Wartung planen und muss nicht (später) unmittelbar auf den, ggf. deutlich teureren, Anlagenstillstand reagieren. Ferner können in das Konzept, wie oben und/oder nachfolgend beschrieben, drahtlose Kommunikationswege bzw. Anbindungen an verdrahtete Kommunikationswege integriert werden. Außerdem können die generierten Meldungen in einer Datenbank, z.B. in einer Cloud, gespeichert werden, um Diagnoseinformationen zentral zu haben. Dies kann eine Basis für die Auswertung von Zuverlässigkeit und/oder Verfügbarkeit bestimmter Systemkonstellationen und/oder von Messgeräten bilden.
Die oben erläuterten Methoden zur Bestimmung des vordefinierten Spannungsbetrags können im Prinzip kombiniert werden.
Ein Aspekt betrifft ein schleifengespeistes Messgerät, Feldgerät und/oder Messsystem zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung, zur Druckmessung, zur Durchflussmessung und/oder zur Temperaturmessung. Das Messsystem weist ein Sensorgerät und ein Speise- und Steuergerät auf, die in einer Zweileiterschleife angeordnet sind, wobei das Speise- und Steuergerät und/oder das Sensorgerät dazu eingerichtet ist, ein Verfahren wie oben und/oder nachfolgend beschrieben durchzuführen.
In einigen Ausführungsformen weist das Messsystem weiterhin ein Verbrauchergerät auf, das seriell zu dem Sensorgerät in der Zweileiterschleife angeordnet ist. Dabei ist das Speise- und Steuergerät, das Sensorgerät und/oder das Verbrauchergerät dazu eingerichtet, ein Verfahren wie oben und/oder nachfolgend beschrieben durchzuführen. Das Verbrauchergerät kann eine Vielzahl von Funktionseinheiten aufweisen, beispielsweise kann es einen Messwiderstand, z.B. einen HART-Widerstand, eine Messeinrichtung, ein Display, eine Beleuchtung, eine Kommunikationseinheit, eine Funkeinheit, eine Recheneinheit, und/oder einen Speicher, aufweisen.
In einigen Ausführungsformen wird der Alarm mittels einer drahtlosen Kommunikationseinheit übertragen. Der drahtlose Kanal kann z.B. als Niedrigenergieweitverkehrsnetzwerk (Low Power Wide Area Network, LPWAN) oder als Netzwerk mit geringer Reichweite, z.B. Bluetooth, ausgeführt sein. Dies kann alternativ oder zusätzlich zu einer Übertragung über die Zweileiterschleife und/oder ein anderes drahtgebundenes Verfahren erfolgen. Die Übertragung kann z.B. an eine Anzeige und/oder an ein zentrales Leitsystem erfolgen. Das zentrale Leitsystem kann z.B. auch Zeitreihen von Spannungen analysieren. Dies kann vorteilhafterweise wie oben beschrieben genutzt werden, z.B. zum Erkennen von schleichenden, transienten und/oder weiteren Problemen.
In einer Ausführungsform wird die aktuelle Spannung am Sensor über eine drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikationsschnittstelle an das Messgerät übertragen. Die drahtgebundene Kommunikationsschnittstelle kann z.B. ein Protokoll wie HART unterstützen. Die drahtlose Kommunikationsschnittstelle kann z.B. Protokolle wie Bluetooth, LoRa, etc. unterstützen.
In einer Ausführungsform weist das Speise- und Steuergerät des Messsystems eine Ausgangsspannung von etwa 24 V oder von maximal etwa 17 V (typischerweise bei eigensicheren Messgeräten) auf. Das Speise- und Steuergerät kann z.B. als Transmitterspeisegerät realisiert sein. Speisegeräte, die für maximal 17 V, oder 16..17 V (z.B. aufgrund von Ex-Zündgrenzkennlinien), zugelassen sind, können eigensichere Geräte sein, die beispielsweise für eine explosionsgefährdete Umgebung zertifiziert sind. Es können auch weitere Speisegeräte eingesetzt werden, deren Speise-Spannung begrenzt sein kann. Dies kann die Feldgeräte für kritische Anwendungen, z.B. für Ex-Anwendungen (in explosionsgefährdeter Umgebung), geeignet und/oder zertifizierbar machen.
Ein Aspekt betrifft eine Verwendung eines Messgeräts, Feldgeräts und/oder Messsystems wie oben und/oder nachfolgend beschrieben oder eines Verfahrens wie oben und/oder nachfolgend beschrieben zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung und/oder zur Druckmessung, zur Durchflussmessung und/oder zur Temperaturmessung, und/oder für Messungen in einer explosionsgefährdeten Umgebung, insbesondere mit Ex-Schutz durch Eigensicherheit. Die explosionsgefährdete Umgebung kann eine Umgebung gemäß Exi IIC einschließen. Damit können beispielsweise auch Stromschleifen realisiert werden, die mit relativ wenig Versorgungsspannung vom Transmitterspeisegerät auskommen müssen. Mindestens eines der genannten Verfahren kann dabei als helfendes Instrument zur Fehlererkennung verwendet werden.
Ein Aspekt betrifft ein Programmelement, welches, wenn es auf einem Messgerät, Feldgerät und/oder Messsystem wie oben und/oder nachfolgend beschrieben ausgeführt wird, das Feldgerät anweist, ein Verfahren wie oben und/oder nachfolgend beschrieben durchzuführen.
Ein Aspekt betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement wie oben beschrieben gespeichert ist.
Zur weiteren Verdeutlichung wird die Erfindung anhand von in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nur als Beispiel, nicht aber als Einschränkung zu verstehen. Die Darstellungen in den folgenden Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente.
Figurenliste
Es zeigt:

1 eine schematische Skizze eines schleifengespeisten Messgeräts gemäß einer Ausführungsform;
2 eine schematische Skizze eines schleifengespeisten Messgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3 eine schematische Skizze eines schleifengespeisten Messgeräts gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Skizze eines schleifengespeisten Messgeräts, Feldgeräts und/oder Messsystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Messsystem 100 weist eine Zweileiterschleife oder Stromschleife 180 auf. In der Zweileiterschleife 180 sind ein Sensorgerät 120 und ein Speise- und Steuergerät 200 angeordnet. Bei dem Speise- und Steuergerät 200 kann es sich z.B. um ein Speise- und Steuergerät wie z.B. VEGAMET, VEGATOR handeln, um eine Trennbarriere, z.B. VEGATRENN, und/oder um schleifengespeiste Anzeigegeräte, wie z.B. VEGADIS. Das Sensorgerät 120 ist symbolisch als Radargerät gezeichnet. Als Sensor kann aber auch, alternativ oder zusätzlich, ein Impedanzgrenzschalter, ein Vibrationsgrenzschalter, ein Füllstandmessgerät mit einem Hochfrequenzfrontend (z.B. wie das gezeigte Radarfrontend), Ultraschallfrontend oder Laserfrontend, oder eine radiometrische Messvorrichtung verwendet werden.
Das Speise- und Steuergerät 200 gibt eine Spannung U_Loop aus. An dem Sensorgerät 120 liegt eine Spannung U_Sensor an. Optional kann weiterhin ein Verbrauchergerät 140, seriell zu dem Sensorgerät 120, in der Zweileiterschleife 180 angeordnet sein. Dabei ist das Speise- und Steuergerät, das Sensorgerät und/oder das Verbrauchergerät dazu eingerichtet, ein Verfahren wie oben und/oder nachfolgend beschrieben durchzuführen. Das Verbrauchergerät kann eine Vielzahl von Funktionseinheiten aufweisen, beispielsweise kann es einen Messwiderstand, z.B. einen HART-Widerstand, eine Messeinrichtung, ein Display, eine Beleuchtung, eine Kommunikationseinheit, eine Funkeinheit, eine Recheneinheit, und/oder einen Speicher, aufweisen.
2 zeigt eine schematische Skizze eines schleifengespeisten Messgeräts 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das gezeigte Messgerät 100 weist ein Speise- und Steuergerät 200 und ein Sensorgerät 120 auf; siehe dazu die obigen Erläuterungen. Das Speise- und Steuergerät 200 wird von einer Spannung U_PS (PS: power supply) versorgt; dies kann eine Netzspannung sein, oder das Gerät 200 wird („autark“) von einer Batterie versorgt. Das Speise- und Steuergerät 200 und das Sensorgerät 120 sind mittels der Zweileiterschleife 180 verbunden. Die Leitung weist einen Leitungswiderstand R_L auf, entsprechend weist jedes der Leitungsstücke einen Leitungswiderstand von etwa R_L/2 auf. An dem gesamten Leitungswiderstand fällt eine Spannung U_RL ab. Damit ergibt sich die Spannung an dem Sensorgerät 120 zu: U_Sensor = U_Loop - U_RL. Dabei darf für eine korrekte Messung die Spannung U_Sensor an dem Sensorgerät 120 nicht unter einen für dieses Sensorgerät spezifizierten Wert absinken. Bei einer korrekten Messung wird der Schleifenstrom I_Loop von dem Sensorgerät 120 bestimmt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Speise- und Steuergerät 200 eine Überwachungsfunktion übernehmen. Dazu kann das Gerät folgende Informationen verwenden: die eigene Klemmenspannung U_Loop, die Höhe des Schleifenstroms I_Loop und die Sensorklemmenspannung U_Sensor. Die Klemmenspannung U_Loop und der Schleifenstrom I_Loop kann von dem Gerät z.B. mittels A/D-Wandlung gemessen werden. Die aktuelle Sensorklemmenspannung U_Sensor kann vom Sensor an das Speise- und Steuergerät 200 übertragen werden, z.B. mittels des Protokolls der Zweileiterschleife 180 (z.B. via HART-Protokoll) und/oder über einen zweiten Übertragungsweg wie z.B. Funk. Falls keine Kommunikation mit dem Sensor möglich ist, ist es auch möglich, bei der Inbetriebnahme der Stromschleife die Sensorklemmenspannung U_Sensor bei verschiedenen Stromwerten direkt dem Gerät als Referenzwerte mitzuteilen. Aus diesen Informationen kann der aktuelle Leitungswiderstand R_L berechnet werden: R_L = (U_Loop - U_Sensor) / L_oop. Dieser berechnete Widerstandswert kann regelmäßig, z.B. ständig, neu berechnet werden. R_L sollte innerhalb von vordefinierten Toleranzgrenzen immer gleich sein. Bei größeren Abweichungen ist es möglich, dass sich der Widerstandswert geändert hat. Ursachen dafür können wie oben erläutert unterschiedlich sein, beispielsweise kann Korrosion an den Anschlussklemmen vorliegend, ein fehlerhafter Sensor, dessen Klemmenspannung sich verändert hat, und/oder weitere Ursachen. Dadurch, dass von dem Messgerät 100 - z.B. von dem - in einem solchen Fall eine Diagnosemeldung ausgegeben werden kann, kann z.B. ein Anlagenbetreiber frühzeitig die Ursache, wie z.B. korrodierte Anschlussklemmen, beheben und/oder eine geplante Wartung terminieren.
3 zeigt eine schematische Skizze eines schleifengespeisten Messgeräts 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Gegenüber 2 weist dieses Ausführungsbeispiel zusätzlich ein Verbrauchergerät 140 auf, das seriell zu dem Sensorgerät 120 in der Zweileiterschleife 180 angeordnet ist. Das Verbrauchergerät 140 kann z.B. ein schleifengespeistes Anzeigeinstrument umfassen. In diesem Ausführungsbeispiel kann das schleifengespeiste Verbrauchergerät 140 (und/oder das Speise- und Steuergerät 200) die Überwachungsfunktion übernehmen. Dazu kann das Gerät über folgende Informationen verwenden: die eigenen Klemmenspannungen U_L1 und U_L2, die Höhe des Schleifenstroms I_Loop, die Sensorklemmenspannung U_Sensor und die Klemmenspannung U_LOOP. Die Klemmenspannung U_L1 und U_L2 und der Schleifenstrom I_Loop können vom Gerät selbst, z.B. mittels A/D-Wandlung, gemessen werden. Die aktuelle Sensorklemmenspannung U_Sensor kann vom Sensor an das Speise- und Steuergerät 200 übertragen werden, z.B. mittels des Protokolls der Zweileiterschleife 180 (z.B. via HART-Protokoll) und/oder über einen zweiten Übertragungsweg wie z.B. Funk, und/oder - wie oben beschrieben - mittels Eingabe von Referenzwerten bei verschiedenen Strömen. Aus diesen Informationen kann der aktuelle Leitungswiderstand R_L1 und R_L2 berechnet werden. Dieser berechneten Widerstandswerte kann regelmäßig, z.B. ständig, neu berechnet werden. R_L1 und R_L2 sollten innerhalb von vordefinierten Toleranzgrenzen immer gleich sein. Bei größeren Abweichungen ist es möglich, dass sich der Widerstandswert geändert hat. Ursachen dafür können wie oben erläutert unterschiedlich sein. Dadurch dass das Anzeigegerät in einem solchen Fall eine Diagnosemeldung ausgibt kann ein Anlagenbetreiber frühzeitig die Ursache (z.B. korrodierte Anschlussklemmen) beheben. Zusätzlich ist es möglich den Betrieb der Stromschleife aufrecht zu erhalten durch automatisches Abschalten von Verbrauchern in dem Verbrauchergerät 140 (z.B. Displayhintergrundbeleuchtung), wodurch der Wert für Uv, der an dem Verbrauchergerät 140 abfällt, verringert werden kann und damit ein erhöhter Wert von U_L1 und U_L2 ausgeglichen werden kann.
4 zeigt ein Verfahren 300 gemäß einer Ausführungsform. In einem Schritt 301 wird eine erste Spannung U_init an dem Sensorgerät 120 (siehe 1 bis 3) bestimmt. Die erste Spannung U_init ist eine Sensorklemmenspannung U_Sensor, die z.B. bei der Herstellung und/oder bei der Inbetriebnahme des Messgeräts 100 gemessen wird. In einem Schritt 302 wird eine aktuelle Spannung U_Sensor an dem Sensorgerät 120 bestimmt. In einem Schritt 303 wird geprüft, ob sich die aktuelle Spannung U_Sensor um mehr als einen vordefinierten Spannungsbetrag Udiff von der ersten Spannung U_init unterscheidet. Wenn der Unterschied größer ist - also z.B. die Sensorklemmenspannung U_Sensor einen spezifizierten Spannungswert unterschreitet - wird in einen Schritt 304 verzweigt. In dem Schritt 304 wird ein Alarm ausgegeben. Der Alarm kann z.B. ein Lichtsignal, ein Tonsignal, eine Message über einen Kommunikationskanal und/oder weitere Ausgaben umfassen. Wenn der Unterschied Udiff kleiner ist, wird in einen Schritt 305 verzweigt. In dem Schritt 305 wird beispielsweise mit dem Normalbetrieb des Messgeräts 100 fortgefahren. Die Schritte 304 und/oder 305 können anschließend mit dem Schritt 302 fortfahren.
Es sei noch angemerkt, dass die verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern dies nicht explizit und/oder durch technische Unmöglichkeit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

100: schleifengespeistes Messgerät, z.B. Feldgerät
120: Sensor, Sensorgerät
140: Verbrauchergerät
200: Speise- und Steuergerät
300: Flussdiagramm
301 - 305: Schritte

Claims

Verfahren für ein schleifengespeistes Messgerät (100) zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung, zur Druckmessung, zur Durchflussmessung und/oder zur Temperaturmessung, wobei das Messgerät (100) ein Sensorgerät (120) aufweist, das in einer Zweileiterschleife (180) angeordnet ist, das Verfahren aufweisend die Schritte: Bestimmen einer ersten Spannung (U_init) an dem Sensorgerät (120); Bestimmen einer aktuellen Spannung (U_sensor) an dem Sensorgerät (120); und wenn die aktuelle Spannung (U_sensor) sich um mehr als einen vordefinierten Spannungsbetrag (U_diff) von der ersten Spannung (U_init) unterscheidet, ausgeben eines Alarms.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messgerät (100) weiterhin ein Verbrauchergerät (140) aufweist, das seriell zu dem Sensorgerät (120) in einer Zweileiterschleife (180) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verbrauchergerät einen Messwiderstand, eine Messeinrichtung, ein Display, eine Beleuchtung, eine Kommunikationseinheit, eine Funkeinheit, eine Recheneinheit, und/oder einen Speicher, aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messgerät (100) weiterhin ein Speise- und Steuergerät (200) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vordefinierte Spannungsbetrag (U_diff) frei wählbar und/oder einstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vordefinierte Spannungsbetrag (U_diff) mittels einer Simulation bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vordefinierte Spannungsbetrag (U_diff) abhängig von einer Zeitreihe von aktuellen Spannungen (U_sensor) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktuelle Spannung am Sensor (U_sensor) über eine drahtgebundene und/oder drahtlose Kommunikationsschnittstelle an das Messgerät übertragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Speise- und Steuergerät (200) eine Ausgangsspannung (U_Loop) von etwa 24 V oder von maximal etwa 17 V aufweist.
Schleifengespeistes Messgerät, Feldgerät und/oder Messsystem (100) zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung und/oder zur Temperaturmessung, aufweisend: ein Sensorgerät (120) und ein Speise- und Steuergerät (200), die in einer Zweileiterschleife (180) angeordnet sind, wobei das Speise- und Steuergerät (200) und/oder das Sensorgerät (120) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Schleifengespeistes Messsystem (100) nach Anspruch 10, weiterhin aufweisend ein Verbrauchergerät (140), das seriell zu dem Sensorgerät (120) in der Zweileiterschleife (180) angeordnet ist, wobei das Speise- und Steuergerät (200), das Sensorgerät (120) und/oder das Verbrauchergerät (140) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
Schleifengespeistes Messsystem (100) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Alarm mittels einer drahtlosen Kommunikationseinheit übertragen wird.
Schleifengespeistes Messsystem (100) nach Anspruch 10, 11 oder 12, wobei das Speise- und Steuergerät (200) eine Ausgangsspannung (U_Loop) von etwa 24 V oder von maximal etwa 17 V aufweist.
Verwendung eines Messgeräts, Feldgeräts und/oder Messsystems (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Füllstandmessung, zur Grenzstandbestimmung, zur Druckmessung, zur Durchflussmessung und/oder zur Temperaturmessung, und/oder für Messungen in einer explosionsgefährdeten Umgebung.
Programmelement, welches, wenn es auf einem Messgerät und/oder Feldgerät (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 ausgeführt wird, das Messgerät und/oder Feldgerät (100) anweist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement nach Anspruch 15 gespeichert ist.