DE102021202210B3

DE102021202210B3 - Automatisches Parametrieren eines Sensors mittels einem virtuellen Zwilling

Info

Publication number: DE102021202210B3
Application number: DE102021202210.3A
Authority: DE
Inventors: Clemens Hengstler
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2021-03-08
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2041-03-09
Also published as: CN115046575A; US20220284804A1

Abstract

Es wird eine Steuereinrichtung (200) zum Parametrieren eines Sensors (104) eines Messsystems (100) vorgeschlagen. Die Steuereinrichtung (200) ist eingerichtet zum (S1) Bestimmen, zumindest über einen virtuellen Zwilling (102) des Messsystems, einer Zielposition des Sensors (104), insbesondere einer Zielposition des Sensors in einer Anlage (108). Ferner ist die Steuereinrichtung (200) zum (S2) Übermitteln der bestimmten Zielposition an das Messsystem (100) und/oder an einen Benutzer (110) eingerichtet. Die Steuereinrichtung (200) ist zudem zum (S3) Parametrieren des Sensors (104), insbesondere Parametrierung des Sensors (104) in der Messanlage (108) eingerichtet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Parametrieren von Sensoren in Messsystemen und/oder in Messanlagen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung zum Parametrieren eines Sensors eines Messsystems, ein Messsystem mit einer solchen Steuereinrichtung, einen Sensor, ein Programmelement, ein computerlesbares Medium sowie die Verwendung einer solchen Steuereinrichtung.
Hintergrund
Ein ungenaues oder ein falsches Parametrieren, Kalibrieren sowie eine unpräzise Inbetriebnahme eines Sensors kann große Folgen auf die Messungen des Sensors und insbesondere auf dessen Qualität und Zuverlässigkeit haben. Zudem kann es erforderlich sein, dass der Sensor an seiner Einsatzstelle parametriert werden soll, sodass es mit großem Aufwand verbunden sein kann. Zum erfolgreichen Parametrieren kann beispielsweise eine genaue und richtige Positionierung des Sensors gehören. Das Parametrieren eines Sensors kann sich somit als komplex erweisen. Je nach Einsatzzweck kann auch ein Abgleich des Sensors notwendig sein, damit der ermittelte physikalische Messwert in einen nützlichen Messwert also eine Information umgewandelt wird.
Zudem kann das Parametrieren eines Sensors erheblich komplexer werden, wenn der Sensor Teil einer Messanlage ist. Es kann vorkommen, dass mehrere Sensoren gleicher Art an unterschiedlichen Positionen in der Anlage parametriert werden sollen. Viele Messanlagen weisen zudem eine Vielzahl an unterschiedlichen Sensoren auf.
DE 10 2004 041 857 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Messgeräts, und insbesondere der Sende- und Empfangseinheit eines Füllstandmessgeräts.
WO 2021/ 028 023 A1 beschreibt eine Sensoreinrichtung zur Übertragung einer Sensorparametrierung.
DE 10 2019 204 480 A1 beschreibt ein Verfahren für ein Automatisierungssystem zur Steuerung eines Prozesses in einer technischen Anlage und ein entsprechendes Automatisierungssystem.
WO 2017 /045 847 A1 beschreibt ein Steuerungssystem sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Steuerungssystems mit einer realen und einer virtuellen Steuerung.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuereinrichtung bereitzustellen, welche das Parametrieren eines Sensors eines Messsystems und/oder die Inbetriebnahme eines Sensors effizient, zuverlässig, automatisch und genau gestaltet und/oder durchführt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Steuereinrichtung zum Parametrieren eines Sensors eines Messsystems. Die Steuereinrichtung ist eingerichtet zum:

- Bestimmen, zumindest über einen virtuellen Zwilling des Messsystems, einer Zielposition des Sensors, insbesondere einer Zielposition des Sensors in einer Anlage, insbesondere in einer Messanlage;
- Übermitteln der bestimmten Zielposition an das Messsystem und/oder an einen Benutzer; und
- Parametrieren des Sensors, insbesondere Parametrieren des Sensors in der Anlage.

Bei der Steuereinrichtung kann es sich im Allgemeinen um eine oder mehrere Steuereinheiten, Kontrolleinheiten oder dergleichen handeln. Eine solche Steuereinrichtung kann in einem oder mehreren Computern, in einem oder mehreren Bediengeräten, in einer oder mehreren Clouds oder in unterschiedlichen elektronischen Geräten jeglicher Art angeordnet sein. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise Daten empfangen, senden, analysieren und/oder auswerten. Bei den Daten kann es sich zum Beispiel um eine Position, etwa eine Zielposition, um Positionsparameter, messanlagespezifische Informationen und/oder um sensorspezifische Informationen handeln.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein eine Zielposition des Sensors zu bestimmen. Dabei kann die Zielposition mittels einem virtuellen Zwilling des Messsystems und/oder der Anlage, welches den Sensor aufweisen kann, bestimmt, berechnet und/oder evaluiert werden. Es sei zudem bemerkt, dass der Begriff „Zielposition“ im Kontext der vorliegenden Offenbarung breit zu verstehen ist. Die Zielposition kann im Allgemeinen eine dem Sensor zugeordnete Position bezeichnen, unabhängig davon ob sich der Sensor bereits an der Zielposition befindet oder nicht. Die Zielposition kann ebenso als Soll-Position verstanden werden. Darunter kann verstanden werden, dass der Sensor vorzugsweise an der Zielposition angeordnet sein soll, sodass er seinen Zweck, wie etwa die Durchführung einer Messung, möglichst zuverlässig und genau erfüllen kann.
Der Begriff „virtueller Zwilling“ ist ebenso im Kontext der vorliegenden Offenbarung breit zu verstehen. Es kann sich dabei um einen Plan, einen 2D- oder 3D-Plan, eine Planung, ein Modell, und/oder ein Datenmodell des gesamten Messsystems handeln. Es kann auch auf den virtuellen Zwilling mit dem Begriff „digitaler Zwilling“ verwiesen werden. Der virtuelle Zwilling kann ebenso eine oder mehrere Datenbanken bezeichnen. Es kann sich auch nur um ein Bild oder digitale Karte handeln und über eine Bildverarbeitung werden daraus Tankabmessungen berechnet. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise mit der Bildverarbeitung und der aktuellen Position auch festgestellt werden, dass der Sensor auf einem Tank installiert sein muss. Da auf dem Bild in der Anlage mehrere bildlich identische Tanks vorhanden sein können, kann der Sensor die Parametrierung der umliegenden Sensoren anfragen und diese für sich übernehmen.
Beim Tausch eines Sensors, z.B. in einer Messanlage, kann es erforderlich sein, den Sensor neu zu parametrieren und/oder zu kalibrieren. Es sei bemerkt, dass der Begriff Messanlage breit zu verstehen ist. Es kann sich dabei um jegliche Art von Anlagen handeln. Ein Parametrieren des Sensors kann beispielsweise ebenso bei einer Wartung von Vorteil sein. Bei einer Inbetriebnahme eines Sensors kann ebenso ein Parametrieren des Sensors erforderlich sein. Um einen neuen oder einen alten Sensor zu parametrieren kann die Steuereinrichtung die Zielposition des Sensors bestimmen. Dabei kann es darum gehen, den genauen oder betreffenden Sensor, welcher, laut virtuelles Zwillings, parametriert sein sollte oder sein wird, zu bestimmen und/oder zu identifizieren. Anhand der Zielposition kann die Steuereinrichtung mittels des virtuellen Zwillings auf den betreffenden Sensor zurückschließen. Es kann denkbar sein, dass eine Messanlage mehrere Sensoren aufweist, sodass es sich als vorteilhaft erweisen kann, das Bestimmen der Zielposition des betreffenden Sensors automatisch bestimmen zu können. Die Steuereinrichtung kann zum automatischen Parametrieren des Sensors eingerichtet sein.
Nachdem die Zielposition des Sensors bestimmt worden ist, kann diese an das Messsystem, an ein übergeordnetes System, an eine Cloud, an den Sensor selbst und/oder an den Benutzer übermittelt werden. Sollte beispielsweise der Sensor bereits an der Zielposition angeordnet sein, so kann die Zielposition dem Benutzer mitgeteilt werden, so dass der Benutzer die entsprechende Wartung oder Parametrierung an den betreffenden richtigen Sensor vornehmen kann. Zudem kann das Parametrieren des Sensors die Inbetriebnahme des gleichen Sensors aufweisen. In diesem Fall kann die Zielposition des Sensors erst einmal dem Benutzer übermittelt werden, beispielsweise über ein Bediengerät. Der Benutzer kann somit den Sensor an seine Zielposition anbringen. Ebenso ist denkbar, dass die Zielposition, die die Steuereinrichtung bestimmt haben kann, an den Sensor selbst übermittelt werden kann. Der betreffende Sensor könnte beispielsweise dadurch abgerufen werden, und gewarnt werden, dass er parametriert werden soll oder dergleichen.
Schließlich kann die Steuereinrichtung den Sensor parametrieren, kalibrieren und/oder die Inbetriebnahme anleiten und/oder durchführen. Dabei kann die Steuereinrichtung die nötigen Daten zum Parametrieren und/oder zur Inbetriebnahme beispielsweise vom virtuellen Zwilling abrufen und dem Sensor übermitteln. Denkbar ist auch, dass der Sensor, sobald er an der Zielposition angeordnet worden ist, selbst die nötigen Daten zum Parametrieren und/oder zur Inbetriebnahme aus dem virtuellen Zwilling abruft. Der Sensor und/oder die Steuereinrichtung können die Daten zum Parametrieren ebenso aus anderen Datenbanken, wie etwa eine Cloud, abrufen. Bei einem alten Sensor, welcher neu parametriert sein soll, können die Daten, die bereits auf dem Sensor sind, mit den Daten des virtuellen Zwillings verglichen werden. Bei einer Abweichung können zum Beispiel die Daten am Sensor mit den Daten aus dem virtuellen Zwilling ersetzt werden oder aber auch der Benutzer gefragt werden, welche Daten beibehalten werden sollen. Es sei bemerkt, dass der virtuelle Zwilling vollständig oder zum Teil in einer Cloud gespeichert sein kann, sodass der Datenaustausch mit der Cloud stattfinden kann.
Mit anderen Worten kann die Position des Sensors genutzt werden um die passenden Daten aus dem digitalen Zwilling mittels der Steuereinrichtung zu ziehen.
Ein solches Parametrieren des Sensors mittels der Steuereinrichtung kann sich vorteilhaft erweisen, da die Notwendigkeit eines Fachpersonals bei beispielsweise einem Sensoraustausch entfallen kann. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise aufgrund der Daten aus dem virtuellen Zwilling und aufgrund des Bestimmens der Zielposition des Sensors erkennen, um welchen Sensor es sich genau handelt, etwa sogar bis hin zur Sensorkennung oder Seriennummer, und wie dieser Sensor zu parametrieren ist. Das Parametrieren und/oder die Inbetriebnahme des Sensors kann somit einfach, wenig aufwändig, effizient, zuverlässig und genau durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner zum Bestimmen der aktuellen Position des Sensors, um einen Abgleich mit der Zielposition durchzuführen, eingerichtet. Die Steuereinrichtung kann die aktuelle Position des Sensors bestimmen in dem sie beispielsweise die Position des Sensors vom Sensor selbst abruft. Mit anderen Worten wird mittels der Steuereinrichtung bestimmt, wo sich genau der Sensor befindet. Es wird zum Beispiel bestimmt, an welchem Behälter, an welchem Prozessanschluss und/oder in welcher Richtung der Sensor angeordnet ist. Somit kann ein Abgleich zwischen der bestimmten Position des Sensors und der Zielposition durchgeführt werden. Beim Abgleich kann es sich um einen Vergleich und/oder um eine Justierung der aktuellen Position handeln.
Das bestimmen an welchem Prozessanschluss der Sensor angeordnet ist kann zum Beispiel über einen Abgleich der Sensor-Ausprägungen erfolgen, wie etwa Prozessanschlüsse welche beispielsweise aus einer Datenbank im Sensor oder beim Sensorhersteller angefragt werden und der Tankausprägungen welche aus dem Digitalen Zwilling oder einer Datenbank bei dem zugehörigen Tankhersteller abgefragt werden. Passt der Sensor mit dem Prozessanschluss nur auf einer Stelle auf diesen Tank, da dort das zugehörige Gegenstück ist, kann daraus beispielsweise auf die genaue Position ermittelt werden. Auch kann daraus alle Daten für den Abgleich aus dem digitalen Zwilling ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform basiert das Bestimmen der aktuellen Position des Sensors zumindest teilweise auf einem Ermitteln von Signalstärken von weiteren Sensoren. Zusätzlich basiert das Bestimmen der aktuellen Position des Sensors zumindest teilweise auf den aktuellen Positionen von weiteren Sensoren, welche aus dem virtuellen Zwilling bekannt sind. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass der Sensor die Signalstärken der umliegenden Sensoren mit beispielsweise einem Funkmodul ermitteln kann. Da die Positionen der anderen Sensoren exakt dem virtuellen Zwilling zugeordnet sein können, kann der Sensor somit seine Position, etwa seine aktuelle Position, anhand der Funkstärken und/oder Signalstärken seiner umliegenden Sensoren bestimmen, insbesondere zuverlässig bestimmen. Ein derartiges Bestimmen der aktuellen Position des Sensors kann zum Beispiel als Redundanz für das Bestimmen der aktuellen Position des Sensors verwendet werden. Bei einem ersten Bestimmen kann z.B. die aktuelle Position des Sensors anhand eines Positionserkennungssystems bestimmt werden und anhand der Funkstärken der umliegenden Sensoren überprüft werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die aktuelle Position und/oder die Zielposition eine Lage, eine Ausrichtung, einen oder mehrere Positionsparameter und/oder einen Einstellwinkel auf. Bei der aktuellen Position und/oder bei der Zielposition des Sensors kann es sich im Allgemeinen um eine Position handeln, welche eine umfangsreiche Identifizierung des Sensors ermöglichen kann. Dabei kann die jeweilige Position unterschiedliche Positionsparameter aufweisen, wie etwa einen Anschluss, einen dem Sensor zugehörigen Behälter, eine Höhe usw.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner zum Übermitteln, durch den Sensor und/oder durch den Benutzer, der aktuellen Position des Sensors an das Messsystem eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich kann die aktuelle Position des Sensors an eine Cloud, ein übergeordnetes System, ein Bediengerät und/oder an einen Benutzer übermittelt werden. Die Steuereinrichtung ist zudem dazu eingerichtet die aktuelle Position des Sensors mit der Zielposition des Sensors abzugleichen. Dabei kann die Steuereinrichtung in einem Computer, in einer Cloud, in einem Bediengerät und/oder im Sensor selbst angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner zum Übermitteln, durch den Sensor, sensorspezifischer Informationen an das Messsystem eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinrichtung ferner zum Abgleichen der ermittelten sensorspezifischen Informationen mit sensorspezifischen Informationen des virtuellen Zwillings eingerichtet. Bei den sensorspezifischen Informationen kann es sich zum Beispiel um den Sensortyp, das Messprinzip oder den Prozessanschluss handeln. Denkbar ist zum Beispiel, dass an einem Behälter zwei Sensoren mit wenig Zentimetern Unterschied nebeneinander angeordnet sein können oder müssen, welche jedoch unterschiedliche Größen zu erfassen haben.
Mit anderen Worten kann die aktuelle Position des Sensors über den Abgleich der sensorspezifischen Informationen mit sensorspezifischen Informationen des virtuellen Zwillings bestimmt werden. Dabei können die sensorspezifischen Informationen des Sensors mit den Daten des virtuellen Zwillings verglichen werden, um so eine genaue Zuordnung des Sensors in der Messanlage zu finden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner zum Abfragen, über eine Benutzerschnittstelle, von Positionsinformationen, welche die Zielposition und/oder die aktuelle Position zumindest teilweise definieren, eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinrichtung zum Verifizieren der aktuellen Position des Sensors, eingerichtet. Mit anderen Worten kann mittels der Steuereinrichtung geprüft werden, ob der Sensor an der richtigen Position, wie etwa die Zielposition, angeordnet ist. Das Verifizieren der aktuellen Position des Sensors kann vollständig automatisch ablaufen. Das Verifizieren der aktuellen Position des Sensors kann von der Steuereinrichtung sowie aber auch vom Messsystem durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Benutzer selbst die aktuelle Position des Sensors verifizieren und beispielsweise über eine Schnittstelle validieren oder ablehnen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, beim Abgleichen ferner folgende Schritte durchzuführen:

- Bestimmen einer Abweichung zwischen der aktuellen Position des Sensors und der bestimmten Zielposition des Sensors; und/oder
- Abfragen über eine Schnittstelle des Sensors und/oder des Messsystems , basierend auf dem Bestimmen der Abweichung, von Positionsinformationen, welche die Zielposition und/oder die aktuelle Position zumindest teilweise definieren;
- Parametrieren und/oder Anbringen des Sensors an der Zielposition basierend auf den Abfragen

Es ist denkbar, dass der Sensor sich nicht an seiner Zielposition befindet. Sollte eine Abweichung zwischen der aktuellen Position des Sensors und der Zielposition des Sensors über die Steuereinrichtung festgestellt werden oder bestimmt werden, so können weitere Informationen, die beispielsweise die Abweichung erklären könnten, vom Benutzer abgefragt werden. Aus der bestimmten aktuellen Position des Sensors kann beispielsweise die Steuereinrichtung nicht ableiten ob der betreffende Sensor innerhalb oder außerhalb des Behälters angeordnet ist. Jedoch kann aus dem virtuellen Zwilling der Steuereinrichtung bekannt sein, dass der Sensor z.B. innerhalb des Sensors angeordnet sein müsste. Daher können vom Benutzer Positionsinformationen, wie etwa die aktuelle Lage des Sensors, abgefragt werden. Dabei kann der Sensor eine Schnittstelle, wie etwa ein Touch-Screen oder eine Funkschnittstelle aufweisen.
Es ist ebenso denkbar, dass die bestimmte Abweichung irrelevant für die Durchführung der betroffenen Messung sein kann. Beim Abfragen von Positionsinformationen kann beispielsweise der Benutzer eine Max-Abweichung eingeben, die eine Obergrenze für eine bestimmte Abweichung definiert, welche nicht überschritten werden sollte.
Gemäß einer Ausführungsform ist der virtuelle Zwilling ein virtueller Zwilling einer Anlage, etwa einer Messanlage, mit mehreren Sensoren. Denkbar ist somit, dass der virtuelle Zwilling alle Informationen bezüglich der Anlage, bzw. Messanlage beinhaltet, die beispielsweise zum Nachbauen der gleichen Messanlage und/oder zum Parametrieren der gesamten Messanlage nötig sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner dazu eingerichtet, beim Parametrieren des Sensors folgende Schritte durchzuführen:

- Abrufen, über das Messsystem und/oder über den virtuellen Zwilling, von sensorspezifischen Daten zum Parametrieren, Kalibrieren und/oder Steuern des angebrachten Sensors; und/oder
- Abgleichen, über das Messsystem und/oder über den virtuellen Zwilling, von sensorspezifischen Daten zum Parametrieren, Kalibrieren und/oder Steuern des Sensors.

Bei den sensorspezifischen Daten kann es sich dabei beispielsweise um einen TAG-Namen, eine Bus-Adresse, eine Linearisierung oder eine Skalierung handeln. Die sensorspezifischen Daten können im Grunde genommen jegliche Art von Daten beinhalten, welche den Sensor oder den Sensorentyp definiert.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Messsystem. Das Messsystem weist einen virtuellen Zwilling, einen Sensor und eine Steuereinrichtung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, auf. Die Steuereinrichtung ist zur Steuerung der Kommunikation, Übermittlung und/oder des Abrufens von Daten zwischen, von oder über den Sensor und/oder den virtuellen Zwilling eingerichtet.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Steuereinrichtung und/oder der Sensor eine Schnittstelle auf. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Funkschnittstelle handeln.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Messsystem ferner ein Bediengerät auf, welches dazu eingerichtet ist mit dem virtuellen Zwilling, mit dem Sensor und/oder mit der Steuereinrichtung zu kommunizieren und/oder zu interagieren.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft einen Sensor welcher dazu eingerichtet ist, mittels einer Steuereinrichtung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, parametriert zu werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Programmelement, das, wenn es auf einer Steuereinrichtung eines Messystems durchgeführt wird, die Steuereinheit anleitet, die folgenden Schritte durchzuführen:

- Bestimmen, zumindest über einen virtuellen Zwilling des Messsystems, einer Zielposition des Sensors, insbesondere einer Zielposition des Sensors in einer Anlage, insbesondere in einer Messanlage;
- Übermitteln der bestimmten Zielposition an den Sensor und/oder an einen Benutzer;
- Parametrieren des Sensors, insbesondere Parametrieren des Sensors in der Anlage, insbesondere in einer Messanlage.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement, so wie voranstehend beschrieben, gespeichert ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft die Verwendung einer Steuereinrichtung, so wie voranstehend und nachfolgend beschrieben, zum Parametrieren eines Sensors.
Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese gleiche oder ähnliche Elemente. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Figurenliste

1 zeigt ein Messsystem mit einer Steuereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 zeigt ein Messsystem mit einer Steuereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
3 zeigt ein Messsystem mit einer Steuereinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
4 zeigt ein Flussdiagramm der Verwendung einer Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt ein Messsystem 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Messsystem 100 der 1 weist drei Sensoren 104, 104', 104", welche auf unterschiedlichen oder gleichen Messprinzipien basieren können. Die Sensoren 104, 104', 104" sind an einem Behälter 118 befestigt oder angebracht. Die Sensoren 104, 104', 104" zusammen mit dem Behälter 118 können eine Messanlage 108 darstellen. Zudem weist das Messsystem 100 der 1 einen virtuellen Zwilling 102 des Messsystems 100 auf. Insbesondere kann der virtuelle Zwilling 102 ein virtueller Zwilling 102 der Anlage 108, bzw. Messanlage 108 sein. Es sei bemerkt, dass der virtuelle Zwilling 102 beispielsweise in einem Computer lokal gespeichert sein kann oder aber auch über das Internet der Dinge abrufbar sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann der virtuelle Zwilling des Messsystems 100 auf Papier ausdruckbar sein.
Das Messsystem 100 weist zudem eine Steuereinrichtung 200 auf. Die Steuereinrichtung 200 kann beispielsweise in einer Cloud oder in einem übergeordneten System gespeichert sein. Die Steuereinrichtung 200 ist dazu eingerichtet, S1 einer Zielposition des Sensors 104, insbesondere einer Zielposition des Sensors 104 in der Messanlage 108, zumindest über den virtuellen Zwilling 102 des Messsystems 100 zu bestimmen. Daraufhin S2 wird die bestimmte Zielposition des Sensors 104 an das Messsystem 100, wie etwa an den Sensor 104, und/oder an einen Benutzer 110, beispielsweise mittels eines Bediengeräts 112 des Benutzers, übermittelt. Ferner ist die Steuereinrichtung 200 dazu eingerichtet S3 den Sensor 104 der Messanlage 108 zu parametrieren.
Aus dem virtuellen Zwilling 102, wie etwa einer 3D Zeichnung, kann die Steuereinrichtung 200 ermitteln, welche Informationen, insbesondere sensorspezifischen Informationen, für das Parametrieren oder für die Inbetriebnahme notwendig sein können.
Beim Parametrieren des Sensors 104 kann zum Beispiel eine Nullpunktkorrektur als nötige Information bewertet werden. Auch kann die Dichte für den Abgleich herangezogen werden. Der TAG-Name des Sensors 104 kann automatisch aus dem virtuellen Zwilling 102 gezogen werden. Diese Informationen können von der Steuereinrichtung 200 verarbeitet und/oder analysiert werden um basierend darauf den Sensor 104 entsprechend zu parametrieren. Der Sensor 104 kann vor Ort in Betrieb genommen werden, d.h. mit Spannung versorgt werden, und funktioniert anschließend einwandfrei.
2 zeigt ein Messsystem 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Sofern nicht anders beschrieben, weist das Messsystem 100 der 2 dieselben Elemente und/oder Komponenten wie das Messsystem der 1 auf. Das Messsystem 100 der 2 weist mehrere Sensoren 104, 104', 104" auf, welche an unterschiedlichen Behältern 118, 118', 118" angeordnet oder verbunden sind. Die Steuereinrichtung 200, 200' des Messsystems 100 der 2 ist zum Teil in einem Bediengerät angeordnet. Der Sensor 104 kann zudem eine Schnittstelle 114 aufweisen. Die Schnittstelle 114 kann beispielsweise dazu dienen, dass der Benutzer 110 Einstellungen, Informationen und/oder Parameter eingeben oder einstellen kann. Die Schnittstelle 114 kann ebenso zur Kommunikation mit dem Bediengerät dienen.
Die Steuereinrichtung 200 der 2 ist ferner dazu eingerichtet S4 die aktuelle Position des Sensors 104 zu bestimmen, um einen Abgleich mit der Zielposition durchzuführen. Mit anderen Worten kann die Steuereinrichtung 200 abrufen, bestimmen oder berechnen, wo der Sensor 104 sich aktuell genau befindet und/oder an welchem Behälter 118 er angeordnet ist und/oder welche physikalische Größe er aktuell messen könnte oder kann. Aus dem virtuellen Zwilling 102 ist eine Zielposition des Sensors 104 bekannt. Die aktuelle Position des Sensors 104 soll im Idealfall der Zielposition des Sensors 104 entsprechen. Indem der Steuereinrichtung 200 beide Positionen bekannt sind, kann basierend darauf ein Abgleich zwischen der beiden Position angeleitet oder durchgeführt werden.
Es kann jedoch vorkommen, dass die aktuelle Position des Sensors 104 nur ungenau bestimmt werden kann. Mit anderen Worten, kann es vorkommen, dass die Steuereinrichtung 200 nicht auf eine einzige Zielposition, die aus dem virtuellen Zwilling bekannt ist, zurückschließen kann. Der Sensor 104 kann beispielsweise der Steuereinrichtung 200 seine geographische Position übermitteln. Basierend darauf kann mittels der Steuereinrichtung über den virtuellen Zwilling auf zwei oder mehrere mögliche aktuelle Positionen geschlossen werden. Es können aber auch Informationen fehlen um auf eine einzige der zwei oder der mehreren möglichen Positionen zurückzuschließen. Dem Benutzer 110 kann dabei in der Steuereinrichtung 200, etwa über ein Bediengerät 112, oder am Sensor eine Auswahl der entsprechenden möglichen aktuellen Positionen des Sensors 104 angezeigt werden. Daraufhin kann der Benutzer 110 die richtige Position, das heißt die, die der Zielposition entspricht, auswählen.
Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 104 die Signalstärken der umliegenden Sensoren 104', 104", wie etwa der weiteren Sensoren, die am gleichen Behälter 118 angebracht sind, mit einem Funkmodul oder dergleichen ermitteln. Die aktuellen Positionen der weiteren Sensoren 104', 104" können bereits exakt dem virtuellen Zwilling zugeordnet sein, sodass die aktuelle Position des Sensors 104 anhand der Funkstärken und/oder Signalstärken der umliegenden Sensoren 104', 104" bestimmt oder besser bestimmt werden kann.
Zudem kann die Steuereinrichtung S5 zum Übermitteln, durch den Sensor 104 und/oder durch den Benutzer 110 der aktuellen Position des Sensors 104 an das Messsystem 100, dienen. Nachdem die aktuelle Position des Sensors 104 übermittelt worden ist, kann nun ein S6 Abgleichen der aktuellen Position des Sensors 104 mit der Zielposition des Sensors 104 durchgeführt werden.
Ferner kann durch die Steuereinrichtung 200 ermittelt werden, welche Informationen für einen Abgleich der Zielposition und der aktuellen Position des Sensors 104 nötig sein können. Es kann zum Beispiel erforderlich sein, dass die Art des Prozessanschlusses des Sensors 104 der Zielposition und der aktuellen Position bekannt ist, sodass der Abgleich nicht nur auf der geographischen Position des Sensors 104 beruhen kann, sondern auch auf der physikalischen und mechanischen Einstellung des Sensors beruhen kann. Sollte beim Abgleich der Zielposition und der aktuellen Position eine Abweichung festgestellt werden, so kann diese zum Beispiel innerhalb eines vordefinierten Toleranzbereichs liegen, sodass das Abgleichen dennoch aus einer grundsätzlichen Übereinstimmung der zwei Positionen resultieren kann.
Beim Abgleich können sensorspezifische Informationen, wie etwa TAG-Name, Bus-Adresse, Min-Max-Abgleich, Linearisierung und/oder Skalierung von einem übergeordneten System, d.h. von einer Cloud, vom Messsystem 100 und/oder von der Steuereinrichtung 200, in den Sensor 102 geschrieben werden.
Aus dem virtuellen Zwilling 102 kann die Steuereinrichtung 200, welche beispielsweise in einer Cloud gespeichert ist, oder der Sensor 104 auch weitere Informationen oder Daten ableiten. Bei einer Füllstandmessung mit Radar kann zum Beispiel eine hohe Frequenz und eine besonders genaue Fokussierung erforderlich sein, da somit wenig Störreflexionen durch Einbauten oder der Tankwand vorkommen. Es kann jedoch am Behälterboden zu Schwierigkeiten kommen, da das Signal erst über Umwege zum Sensor zurück gelangt. Dank dem virtuellen Zwilling 102, der Informationen über die Position, die Lage und/oder die Ausrichtung des Sensors 104, d.h. Positionsinformationen oder Positionsparameter, aufweist, kann es denkbar sein, dass Störreflexionen, die vorkommen könnten, bereits in der Steuereinrichtung 200 simuliert und/oder berechnet werden können. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel das Ende eines Messbereiches je nach Tankgeometrie oder Behältergeometrie selbst festlegen. Die Messsicherheit und die Inbetriebnahme des Sensors 104 kann dadurch hoch und einfach gehalten werden.
Auf Basis des Wissens über die genaue Tankgeometrie kann sich beispielsweise zudem eine Echokurve bei einer Radarfüllstandmessung genau interpretieren lassen, insbesondere im Fall von Vielfachechos. Durch die in 2 gezeigte Steuereinrichtung kann sich der Sensor 104, insbesondere ein Füllstandmesssensor, genau parametrieren lassen. Zusätzlich können aber auch die Information über den Behälter 118 und den Einbau aus dem virtuellen Zwilling 102 kopiert und in den Sensor 102 geschrieben werden. Dadurch kann der Sensor 104 selbst die Echokurve bestens interpretieren.
3 zeigt ein Messsystem 100 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Sofern nicht anders beschrieben, weist das Messsystem 100 der 3 dieselben Elemente und/oder Komponenten wie das Messsystem der 1 und 2 auf. Das Messsystem 100 der 3 weist eine Messanlage 108 auf, welche noch mit Sensoren 104, 104', 104" eingerichtet sein muss. Die Messanlage 108 weist drei Behälter 118, 118', 118" auf. Anhand des virtuellen Zwillings 102, welcher beispielsweise in einem Computer gezeigt werden kann, kann jedem Sensor 104, 104', 104" übermitteln werden, welche seine zugehörige Zielposition ist. Mit anderen Worten kann die Steuereinrichtung 200 dem Sensor übermitteln, mittels des virtuellen Zwillings 102, wo er hingehört und welche Größe er beispielsweise zu messen hat. Der Benutzer 110 kann daraufhin beispielsweise die Sensoren an die entsprechenden Zielpositionen anbringen. Dem Benutzer 110 kann beispielsweise über ein Bediengerät 112 angegeben werden, wo und wie er den Sensor 104 montieren soll. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensor 104 selbst dem Benutzer 110 die nötigen Informationen zur Montage des Sensors 104 an dem Behälter 118 übermitteln. Diese Informationen kann der Sensor 104 im Vorfeld von der Steuereinrichtung 200 übermittelt bekommen haben. Bei den Informationen kann es sich um eine Ausrichtung, eine Lage, einen bestimmten Behälter, eine Ausprägung, einen Anschluss, eine Bus-Adresse und/oder um einen Einstellwinkel handeln. Die Steuereinrichtung 200 kennt beispielsweise die Ausprägungen des Sensors oder hat über den virtuellen Zwilling 102 der Messanlage 108 Zugriff darauf.
Nachdem der Sensor 104 basierend auf dem virtuellen Zwilling 102 der Messanlage 108 an den Behälter 118 angebracht worden ist, kann die Inbetriebnahme des Sensors 104 automatisch erfolgen. Sobald der Sensor 104 mit Spannung versorgt wird, kann er seine Position, etwa über ein Navigationssatellitensystem, seine Ausrichtung und Lage ermitteln und dem Messsystem 100, einer Cloud, einem übergeordneten System, der Steuereinrichtung 200 und/oder dem Benutzer übermitteln. Das Messsystem 100 hat beispielsweise über eine Schnittstelle Zugriff auf den virtuellen Zwilling 102 des Messsystems 100, insbesondere der Messanlage 108. Über die Position und die Ausrichtung des Sensors kann eine Zuordnung auf den jeweiligen Tank oder Behälter 118 erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann dem System bekannt sein, welche Ausprägungen der Sensor 104 hat, wie etwa Sensortyp, Messprinzip oder Prozessanschluss. Damit kann das System 100 oder die Steuereinrichtung 200 selbständig, automatisch und zuverlässig bestimmen, auf welchem der möglichen Stutzen oder Prozessanschlüsse der Sensor 104 verbaut oder angebracht sein muss oder soll.
4 zeigt ein Flussdiagramm der Verwendung einer Steuereinrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform. Mit anderen Worten zeigt das Flussdiagramm der 4 die Schritte, welche von einer Steuereinrichtung 200 durchführbar sind. Diese Schritte können beispielsweise von einer Steuereinrichtung 200 der 1, 2 oder 3 oder bei der Verwendung einer Steuereinrichtung 200 der 1, 2 oder 3 durchgeführt werden.
In einem ersten Schritt S1 wird eine Zielposition des Sensors, insbesondere eine Zielposition des Sensors in einer Messanlage 108 über einen virtuellen Zwilling 102 des Messsystems 100 bestimmt. Dabei kann bestimmt werden wo genau in der Messanlage 108 und/oder an einem Behälter 118 der Sensor 104 angeordnet sein muss oder soll. Daraufhin wird in einem nächsten Schritt S2 die Zielposition an das Messsystem 100 und/oder an einen Benutzer 110 von der Steuereinrichtung 200 übermittelt. Alternativ oder zusätzlich kann die Zielposition von einem übergeordneten System, einer Cloud und/oder vom virtuellen Zwilling 102 übermittelt werden. In einem dritten Schritt S3 wird der Sensor 104 parametriert. Dabei kann Teil vom Parametrieren des Sensors 104 das Abrufen von Daten aus einer Datenbank, wie etwa eine Datenbank der Steuereinrichtung 200 und/oder des virtuellen Zwillings 102, sein. Insbesondere kann der Sensor 104 in der Messanlage 108 parametriert, kalibriert und/oder in Betrieb genommen werden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

Steuereinrichtung (200) zum Parametrieren eines Sensors (104) eines Messsystems (100), eingerichtet zum: - (S1) Bestimmen, zumindest über einen virtuellen Zwilling (102) des Messsystems, einer Zielposition des Sensors, insbesondere einer Zielposition des Sensors in einer Anlage (108), insbesondere in einer Messanlage; - (S2) Übermitteln der bestimmten Zielposition an das Messsystem (100) und/oder an einen Benutzer (110); und - (S3) Parametrieren des Sensors (104), insbesondere Parametrieren des Sensors in der Anlage (108).
Steuereinrichtung (200) nach Anspruch 1, ferner eingerichtet zum: - (S4) Bestimmen der aktuellen Position des Sensors, um einen Abgleich mit der Zielposition durchzuführen.
Steuereinrichtung (200) nach Anspruch 2, wobei das Bestimmen der aktuellen Position des Sensors (104) zumindest teilweise auf einem Ermitteln von Signalstärken von weiteren Sensoren (104', 104") basiert; und wobei das Bestimmen der aktuellen Position des Sensors zumindest teilweise auf den aktuellen Positionen von weiteren Sensoren (104', 104"), welche aus dem virtuellen Zwilling (102) bekannt sind, basiert.
Steuereinrichtung (200) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die aktuelle Position und/oder die Zielposition eine Lage, eine Ausrichtung, einen oder mehrere Positionsparameter und/oder einen Einstellwinkel aufweist.
Steuereinrichtung (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner eingerichtet zum: - (S5) Übermitteln, durch den Sensor (104) und/oder durch den Benutzer, der aktuellen Position des Sensors (104) an das Messsystem (100) ; - (S6) Abgleichen der aktuellen Position des Sensors (104) mit der Zielposition des Sensors.
Steuereinrichtung (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner eingerichtet zum: - Übermitteln, durch den Sensor (104), sensorspezifischer Informationen an das Messsystem (100); und/oder - Abgleichen der ermittelten sensorspezifischen Informationen mit sensorspezifischen Informationen des virtuellen Zwillings (102).
Steuereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner eingerichtet zum: - Abfragen, über eine Benutzerschnittstelle, von Positionsinformationen, welche die Zielposition und/oder die aktuelle Position zumindest teilweise definieren; und/oder - Verifizieren der aktuellen Position des Sensors (104).
Steuereinrichtung (200) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, eingerichtet, beim Abgleichen ferner folgende Schritte durchzuführen: - Bestimmen einer Abweichung zwischen der aktuellen Position des Sensors (104) und der bestimmten Zielposition des Sensors (104); und/oder - Abfragen über eine Schnittstelle des Sensors (104) und/oder des Messsystems (100), basierend auf dem Bestimmen der Abweichung, von Positionsinformationen, welche die Zielposition und/oder die aktuelle Position zumindest teilweise definieren; - Parametrieren und/oder Anbringen des Sensors an der Zielposition basierend auf dem Abfragen.
Steuereinrichtung (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der virtuelle Zwilling (102) ein virtueller Zwilling einer Anlage (108) mit mehreren Sensoren ist.
Steuereinrichtung (200) nach einem der voranstehenden Ansprüche, eingerichtet, beim Parametrieren des Sensors (104) ferner folgende Schritte durchzuführen: - Abrufen, über das Messsystem (100) und/oder über den virtuellen Zwilling (102), von sensorspezifischen Daten zum Parametrieren, Kalibrieren und/oder Steuern des angebrachten Sensors; und/oder - Abgleichen, über das Messsystem (100) und/oder über den virtuellen Zwilling (102), von sensorspezifischen Daten zum Parametrieren, Kalibrieren und/oder Steuern des Sensors (104).
Messsystem (100), aufweisend: einen virtuellen Zwilling (102); einen Sensor (104, 104', 104"); und eine Steuereinrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10; wobei die Steuereinrichtung (200) zur Steuerung der Kommunikation, Übermittlung und/oder des Abrufens von Daten zwischen, von oder über den Sensor und/oder den virtuellen Zwilling eingerichtet ist.
Messsystem (100) nach Anspruch 11, wobei die Steuereinrichtung (200) und/oder der Sensor (104, 104', 104") eine Schnittstelle (114, 116) aufweist.
Messsystem (100) nach einem der Ansprüche 11 und 12, ferner aufweisend ein Bediengerät (112), welches dazu eingerichtet ist mit dem virtuellen Zwilling (102), mit dem Sensor (104) und/oder mit der Steuereinrichtung (200) zu kommunizieren und/oder zu interagieren.
Sensor (104) welcher dazu eingerichtet ist, mittels einer Steuereinrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 parametriert zu werden.
Programmelement, welches, wenn es auf einer Steuereinrichtung (200) eines Messystems (100) durchgeführt wird, die Steuereinrichtung anleitet, die folgenden Schritte durchzuführen: - (S1) Bestimmen, zumindest über einen virtuellen Zwilling (102) des Messsystems, einer Zielposition des Sensors (104), insbesondere einer Zielposition des Sensors in einer Anlage (108); - (S2) Übermitteln der bestimmten Zielposition an den Sensor (104) und/oder an einen Benutzer (110); - (S3) Parametrieren des Sensors (104), insbesondere Parametrieren des Sensors in der Anlage (108).
Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement nach Anspruch 15 gespeichert ist.
Verwendung einer Steuereinrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Parametrieren eines Sensors (104).