DE102022110862A1

DE102022110862A1 - Verfahren zum Erstellen eines Schaltplans eines Messsystems mit Zweileiterschleife

Info

Publication number: DE102022110862A1
Application number: DE102022110862.7A
Authority: DE
Inventors: Juan Garcia; Ralf Höll
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2021-05-04
Filing date: 2022-05-03
Publication date: 2022-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erstellen eines Schaltplans (18) eines Messsystems (10), das auf Basis einer Zweileiterschleife betrieben wird. Das Verfahren umfasst die Schritte:
selektieren mindestens einer Topologie (16) des Schaltplans (18), wobei die Topologie (16) Positionen von Komponenten (20, 30, 40) des Messsystems (10) und Verbindungen (25, 35) zwischen den Komponenten (20, 30, 40) aufweist;
erfassen, mittels eines mobilen Gerätes (70), einer Komponenteninformation (22, 32, 42) der Komponenten (20, 30, 40) des Messsystems (10) für jede Position der Komponenten (20, 30, 40);
validieren der Topologie (16) und der Komponenteninformation (22, 32, 42); und
erstellen des Schaltplans (18) des Messsystems (10), auf Basis der validierten Komponenteninformationen (22, 32, 42) und der validierten Topologie (16).

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Messsystem auf Basis einer Zweileiterschleife, insbesondere betrifft die Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren zum Erstellen eines Schaltplans des Messsystems. Weiterhin betrifft die Erfindung ein mobiles Gerät, einen Server, ein Feldgerät, ein zweileitergespeistes Anzeigegerät, ein Speisegerät, eine Verwendung, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.
Hintergrund
Im Bereich der Prozess- und Fabrikautomation werden zumindest einige Messsysteme auf Basis einer Zweileiterschleife aufgebaut. Beim Aufbau derartiger Messsysteme sind in vielen Fällen die Spezifikationen und Möglichkeiten zum Zusammenschalten der Komponenten des Messsystems zu beachten. Daher kann es wünschenswert sein, die Einhaltung dieser Spezifikationen automatisiert zu unterstützen.
Zusammenfassung
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das dazu beiträgt, die Einhaltung von Spezifikationen von Komponenten eines Messsystems automatisiert zu unterstützen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
Ein Aspekt betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erstellen eines Schaltplans aufweisend Komponenten eines Messsystems, auf Basis einer Zweileiterschleife, mit den Schritten:

selektieren mindestens einer Topologie des Schaltplans, wobei die Topologie Positionen der Komponenten und Verbindungen zwischen den Komponenten aufweist;
erfassen, mittels eines mobilen Gerätes, für jede Komponente des Messsystems, einer Komponenteninformation der Komponente, für jede Position der Komponenten;
validieren der Topologie und der Komponenteninformation; und
erstellen des Schaltplans des Messsystems, auf Basis der validierten Komponenteninformationen und der validierten Topologie.

Das Verfahren ist zur Ausführung auf einem Computer bestimmt, d.h. es kann beispielsweise auf einem mobilen Gerät, auf einem Server und/oder auf einer Kombination dieser Geräte ausgeführt werden. Die Verwendung einer konkreten Hardware kann von einer Leistung der Geräte, von einem verfügbaren Speicherplatz und/oder von Architekturüberlegungen des Rechensystems - z.B. von der Verwendung einer Client-Server-Architektur - abhängig sein.
Das Verfahren liefert als Ergebnis einen Schaltplan. Der Schaltplan kann zur Darstellung auf einem Display, auf Papier und/oder als computerlesbare Datei ausgeführt sein. Der Schaltplan kann graphische Symbole und/oder textuelle Beschreibungen der Komponenten des Messsystems umfassen. Der Schaltplan kann insbesondere als ein „attributierter“ Schaltplan ausgeführt sein, d.h. der Schaltplan kann, neben elektrischen Eigenschaften noch weitere Beschreibungen der Komponenten beinhalten, z.B. eine Seriennummer, einen Typ, eine Funktion, einen Hersteller und/oder weitere Angaben zu den Komponenten beinhalten.
Das Messsystem kann zum Beispiel zur Erfassung, zur Messung, zur Auswertung und/oder zur Anzeige von Messwerten und/oder zur Wartung, Parametrierung, usw. der Komponenten eingerichtet sein. Das Messsystem kann für eine einzelne Funktion oder für eine Vielzahl von Funktionen dienen, es kann z.B. zur Füllstandmessung, zur Topologiebestimmung und/oder zur näheren Topologiebestimmung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung, zur Temperaturmessung und/oder zur Anzeige von Werten des Messsystems eingerichtet sein. Die Energieversorgung der Komponenten und/oder die Kommunikation mit den Komponenten kann zumindest teilweise über die Zweileiterschleife erfolgen. Zumindest einige Komponenten des Messsystems können als Feldgeräte, z.B. mit Sensoren, die Messung auf Basis von unterschiedlichen physikalischen Prinzipien durchführen und beispielsweise als Füllstand-, Druck-, Temperatur-, Durchfluss-, Analyse-, Grenzstandsensor ausgeführt sind, oder auch als Verbindungskabel oder Verbindungskabelsegment, als Steuerungs-, Trenn- oder Energieversorgungskomponenten, als Verteiler- oder Verschaltungsmodule, als Aktor (z.B. als ein Ventil, Schaltventil oder Stellungsregler) und/oder als weitere Komponenten ausgeführt sein.
Das Selektieren mindestens einer Topologie des Schaltplans kann z.B. mittels eines mobilen Gerätes durchgeführt werden. Das mobile Gerät kann beispielsweise ein Smartphone, ein Tablet, ein Laptop und/oder ein spezialisiertes Gerät sein, wie z.B. ein Scanner oder eine Konsole. Die Topologie des Schaltplans kann z.B. generische Symbole für die Komponenten beinhalten. Die Verbindungen können z.B. auch als generische Symbole oder als bereits endgültig verwendbare Verbindungen hinterlegt sein bzw. dargestellt werden. Die Topologie des Schaltplans kann insbesondere Variationen von Zweileiterschleifen aufweisen.
Die Komponenteninformation der Komponenten des Messsystems kann z.B. mittels eines mobilen Gerätes für jede Position der Komponenten erfasst werden. Dies kann beispielsweise so realisiert werden, dass - bevor die Information erfasst wird - die entsprechende Position der jeweiligen Komponente auf der Topologie markiert wird. Wenn diese Position z.B. ein generisches Symbol enthielt, kann das Symbol beispielsweise mit einer Darstellung der erfassten Komponente ersetzt werden. Es sei noch darauf hingewiesen, dass diese Art der Darstellung die Erfassung vereinfachen kann; das Validieren und/oder Erstellen des Schaltplans bezieht sich aber auf die Komponenteninformationen, welche nicht notwendigerweise dargestellt werden müssen. Die Komponenteninformation kann bevorzugt mittels computerlesbarer Informationen („Tag“) erfasst werden; Beispiele können einen RFID-Tag, einen QR-Code, einen Barcode, etc. umfassen. Die Komponenteninformation kann an und/oder in dem Gerät angeordnet sein, z.B. im Falle eines QR-Codes als Schild auf dem Gerät und/oder als Anzeige auf einem Display. Die Komponenteninformation kann Informationen über die Komponente umfassen und/oder einen „Link“ oder einen Schlüssel über die Komponente, z.B. in Form eines URI (Uniform Resource Identifier), URL (Uniform Resource Locator), eines Datenbankschlüssels und/oder Weiteres. Komponenteninformation, die nicht verfügbar sind - z.B. weil sie verschmutzt, zerstört oder anderweitig nicht vorhanden sind - können z.B. auch manuell eingegeben oder aus einer Datenbank (z.B. des mobilen Gerätes oder eines Servers), geholt werden.
Das Erfassen der Komponenteninformation kann beispielsweise mit einem Template für den Ergebnis-Schaltplan unterstützt werden. Beispielsweise kann ein Template „Messsystem mit einem Sensorgerät und einem Anzeigegerät“ ausgewählt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Anwender ein derartiges Template selbst erstellen und/oder erweitern.
Zumindest einige Komponenteninformationen können auch als „Leerstelle“ eingegeben oder freigelassen werden. Als Beispiel sei die Leitungslänge von in der Zweileiterschleife verwendeten Leitungen genannt: Diese „Leerstelle“ (z.B.: unbekannte Leitungslänge, bekannter Leitungstyp) kann in dem Verfahren z.B. genutzt werden, um eine maximal mögliche Leitungslänge in dem Ergebnis-Schaltplan anzugeben. Bei einem Feldgerät kann eine derartige „Leerstelle“ (z.B.: unbekannte Serie, bekannter Sensortyp und Hersteller) in dem Verfahren z.B. genutzt werden, um das passendste Feldgerät vorzuschlagen. Bei einer graphischen Darstellung kann diese „Leerstelle“ beispielsweise mit einer speziellen Farbe markiert sein.
Das Validieren der Topologie und der Komponenteninformation kann ein Validieren des Schlüssels und/oder der Komponenteninformation beinhalten. Das Validieren des Schlüssels kann z.B. mittels redundanter Bits („Paritätsbits“) unterstützt werden. Das Validieren der Komponenteninformation kann z.B. eine Überprüfung der Seriennummer umfassen - beispielsweise auf „Gibt es diese Seriennummer doppelt, oder gibt es sie nicht in der Datenbank?“ -, um Fälschungen zu bemerken. Das Validieren der Komponenteninformation kann insbesondere eine Überprüfung umfassen, ob sämtliche Komponenten kompatibel sind, ob die Geräte genügend Strom erhalten oder liefern, ob die Spannungen kompatibel sind. Es kann überprüft werden, ob das Feldgerät prinzipiell an die Quelle passt. Beispielsweise passt ein konduktiver Sensor nur an eine spezialisierte konduktive Speisequelle. Es kann überprüft werden, ob das Anzeigegerät prinzipiell an die Quelle und das Feldgerät passt. Es können Protokollaspekte geprüft werden, z.B. ob eine HART-Kommunikation (HART: Highway Addressable Remote Transducer) genutzt werden kann. Neben den elektrischen Informationen können auch weitere Informationen geprüft werden, z.B. ob das Gehäuse robust genug für diese Anwendung ausgelegt ist, oder ob die Komponente bestimmte Spezifikationen und/oder Restriktionen erfüllt. Das Validieren kann auf dem mobilen Gerät und/oder auf einem Server (z.B. in einer Cloud), der mit dem mobilen Gerät über eine (z.B. drahtlose) Kommunikation verbunden ist, durchgeführt werden. Der Server kann eine Datenbank umfassen, welche erforderliche Informationen für das Validieren enthält.
Da der Ergebnis-Schaltplan des Messsystems auf Basis der validierten Komponenteninformationen und der validierten Topologie erstellt wird, kann damit dem Anwender ein Messsystem und ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, das die Einhaltung von Spezifikationen von Komponenten eines Messsystems automatisiert unterstützt. Der Ergebnis-Schaltplan liefert Kompatibilitäts- und Zusammenschaltinformationen der beteiligten Komponenten bzw. Geräte innerhalb der Zweileiterschleife an den Anwender, z.B. für Servicepersonal und/oder Anlagenbetreiber. Mit dem vorliegenden Verfahren kann die Anlage also einfacher und sicherer, im Sinne einer Fehlervermeidung und/oder erhöhter Fälschungssicherheit, in Betrieb genommen werden. Weiterhin kann das Messsystem bzw. die Anlage im Vorfeld einfacher und/oder sicherer ausgelegt werden. Dies kann bei schwierigen Randbedingung besonders vorteilhaft sein. Beispielsweise kann die korrekte Berechnung bei Messsystemen, die in explosionsgefährdeten („Ex“) Bereichen eingesetzt werden, besonders kritisch sein. Die Berechnung der maximal anschließbaren Kabellänge in einer Zweileiterschleife muss z.B. Ex-technische und funktionstechnische Gesichtspunkte berücksichtigen. So müssen Eigensicherheitsregeln durch Vergleich und Berechnung von diversen Parametern/Kennwerte wie P, U, I, L und C (Leistung, Spannung, Strom, Induktivität, Kapazität) eingehalten werden. Durch das automatisierte Erfassen der Komponenteninformationen und durch die automatisierte Validierung kann diese Aufgabe einfach, zuverlässig und schnell ermittelt werden. Weiterhin kann die Leistungsbilanz innerhalb der Zweileiterschleife überprüft werden, ggf. unter Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen (z.B. eines spezifizierten Temperaturbereichs), Leitungstyp und Spannungsverhältnissen in der Schleife. Auf dieser Basis kann z.B. eine Empfehlung ausgegeben werden, ob genügend Spannungsreserve vorhanden ist, um eine oder mehrere schleifengespeiste Anzeigen in die Zweileiterschleife einschleifen zu können.
Ferner kann der Ergebnis-Schaltplan als „Goldstandard“ oder „digitaler Zwilling“ betrachtet werden, gegen den - d.h. gegen dessen Spezifikationen - die Anlage bzw. das Messsystem einfach und reproduzierbar getestet werden kann. Darüber hinaus kann der Ergebnis-Schaltplan als Basis für Wartung und Service dienen und/oder Fehleranalyse und Fehlerhistorie unterstützen. Der Ergebnis-Schaltplan kann auch mit Zusatzinformationen angereichert werden, z.B. mit Sequenzen zur Fehleranalyse und zu Fehlerbehebungsmaßnahmen.
In einigen Ausführungsformen ist die Zweileiterschleife als eine 4..20 mA Zweileiterschleife, als Feldbus, als Zweidraht-Ethernet, als weiterer Type einer Zweileiterschleife, oder als eine Vierleiterschleife ausgeführt. Vierleitergeräte verfügen über eine separate Zweidrahtspannungsversorgung und weitere zwei Drähte für die separate Übertragung des Messwertes. Das Feldgerät kann dabei als ein Sensor (z.B. für Füllstand, Grenzstand, Druck, Durchfluss, Temperatur, Analyse, etc. oder auch beispielsweise ein Ventil oder Stellungsregler sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Erfassen der Komponenteninformation das Auslesen eines QR-Codes, eines Barcodes, eines Hologramms, eines RFID-Tags und/oder anderer computerlesbarer Informationen. Diese „Tags“ können besonders fälschungssicher ausgeführt sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Validieren eine Überprüfung der Komponenteninformation und/oder von elektrischen Eigenschaften der Komponenten.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Validieren eine Überprüfung von weiteren Eigenschaften der Komponenten, insbesondere von Eigenschaften der Sicherheit der Komponenten. Unter Sicherheit kann z.B. „Safety“ verstanden werden, d.h. zugelassen für diese Anwendung, z.B. Ex-Schutz. Alternativ oder zusätzlich kann unter Sicherheit „Security“ verstanden werden, z.B. ein angemessenes Maß an Verschlüsselung, z.B. um dadurch eine Fälschungssicherheit der Komponenten zu verbessern, z.B. mittels einer Überprüfung auf „Doppelungen“ von Seriennummern, nicht-vorhandene Seriennummer, etc.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren folgende weitere Schritte: Bestimmen von Restriktionen des Messsystems; und Optimieren der Parameter des Messsystems gemäß den Restriktionen. Als Restriktionen kann jede Art von Spezifikationen verstanden werden, z.B. zugelassene Temperaturbereiche, aber auch bzw. ein vorgeschriebenes SIL-Level (SIL: Safety Integrity Level) oder ein Explosionsschutz.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren folgenden weiteren Schritt: Visualisierung oder Visualisieren des Schaltplans des Messsystems auf dem mobilen Gerät, auf dem Server und/oder einem weiteren Gerät. Das Visualisieren kann farbige Elemente umfassen, z.B. für unbekannte Werte und/oder besonders kritische Komponenten. Das Visualisieren kann eine hierarchische Darstellung der Komponenteninformation umfassen. Beispielsweise können mehr Informationen eingeblendet werden, wenn ein Zeigegerät (z.B. Maus, oder Finger auf einem Touchscreen) länger auf einer Komponente verweilt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren folgende weitere Schritte: Übertragen der Komponenteninformationen von dem mobilen Gerät auf einen Server, und/oder übermitteln der validierten Komponenteninformationen und/oder des Schaltplans von dem Server auf das mobile Gerät. Das Übertragen und/oder das Übermitteln kann drahtgebunden und/oder drahtlos - z.B. mittels z.B. WLAN/Wifi-Netze, Mobilfunk (2G, 3G, 4G, 5G, 6G, etc.) - erfolgen. Durch diese Trennung von mobilem Gerät und Server kann vorteilhafterweise, bei geringerer Belastung des mobilen Gerätes, die Validierung verbessert und auf eine große Datenbank zugegriffen werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren folgenden weiteren Schritt: Speichern des Schaltplans des Messsystems in einer Datenbank. Dies kann insbesondere als Basis für den weiteren Lebenszyklus des Messsystems, z.B. für die Wartung, verwendet werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren folgenden weiteren Schritt: Vorgeben eines Schaltungsschemas oder Templates für die Komponenten. Damit kann vorteilhafterweise das Erfassen der Komponenteninformation unterstützt werden. Beispielsweise kann ein Template „Messsystem mit einem Sensorgerät und einem Anzeigegerät“, „Messsystem mit zwei Sensorgeräten“, etc. ausgewählt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Anwender ein derartiges Template selbst erstellen und/oder erweitern.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren den weiteren Schritt eines Erfassens, mittels eines mobilen Gerätes, einer Information der Verbindungen des Messsystems. In dieser Ausführungsform werden auch die Verbindungen generisch dargestellt. Diese Verbindungen können dann ebenfalls durch spezifische Informationen genauer spezifiziert werden. Dies kann vorteilhafterweise zu einer weiteren Flexibilisierung des Verfahrens und/oder der generierbaren Schaltpläne führen.

Beispieldaten von Kabelspezifikationen wie eines Kabelwiderstands, die als Grundlage für ein Berechnungsbeispiel dienen können, können z.B. sein:

• Temperaturkoeffizient	z.B.	0,0039 Ohm/mK
• Unterschied zur Umgebungstemperatur	z.B.	30 K
• Temperatur Koeffizient bei 55°C	z.B.	1,1365
• Kabelwiderstand bei 20°C	z.B.	44 Ohm/km
• Kabelwiderstand bei 55°C	z.B.	50,006 Ohm/km
• Leitungslänge und entsprechender Widerstand	z.B.	600m bei 30,0036 Ohm
• Spannungsabfall an der Leitung 30 Ohm x 20mA	z.B.	0,6V bei 600m

Als Beispiel für eine Leitungsart- und Leitungslängenberechnung kann folgende Überlegung dienen: Nach Berechnung der Spannungsbilanz kann angeben werden - nachdem die verbleibende Restspannung in der Zweileiterschleife ermittelt wurde (Quellspannung minus [Feldgerätespannung + Anzeigegerätespannung]) - welche Gesamtleitungslänge [maximal „x“ Meter] bei welchen Leitungsquersschnitt [bei „y“ mm²] bei entsprechenden Leitungstyp „z“ [z.B. Kupferleitung] anschließbar ist.
Folgendes kann als Beispiel für eine funktionstechnische Berechnung dienen: Die funktionstechnischen Werte werden über den gesamten zulässigen Temperaturbereich der eingesetzten Komponenten berechnet. Worst Case kann dabei eine Hochtemperaturbetrachtung sein. Bei höherer Temperatur ändert sich physikalisch bedingt der Widerstand und damit die Spannung der unterschiedlichen Komponenten. Beispielsweise muss die Spannung an den Ausgangsklemmen der Quelle größer sein als die Summe der einzelnen Spannungsabfälle über das Feldgerät, das Anzeigegerät und dem Spannungsabfall der Gesamtzweileiterleitung insbesondere bei der Betrachtung der maximalen Temperatur (z.B. 55°C).
Generell kann eine Kompatibilität der Komponenten untereinander und/oder zu einer übergeordneten Spezifikation überprüft werden. Dabei wird z.B. ausgewertet ob die in der Zweileiterschleife eingesetzten Komponenten wie Feldgerät, Anzeigegerät - unter Berücksichtigung des angeschlossenen Kabels - prinzipiell miteinander arbeiten. Zum Beispiel konduktive Sonde mit Steuergerät für konduktive Sonden, 4..20mA Feldgerät mit Trennschaltgerät für 4..20mA Stromschleifen etc.
Auch die Berechnung von Spezialfällen kann möglich sein, zum Beispiel eine sogenannte Ex-Eigensicherheitsberechnung, für explosionsgefährdete Umgebungen, in mancher Fachliteratur auch als „Nachweis der Eigensicherheit“ bezeichnet. Beispielsweise müssen Ex-Kennwerte Leistung, Spannung und Strom der Quelle (Pmax, Umax, Imax) größer sein als die Summe der Werte des angeschlossenen Feldgeräts (Pi, Ui und li) und angeschlossenes Anzeigegerät (Pa, Ua und la). Ex-Kennwerte Induktivität und Kapazität der Quelle (Lmax, Cmax) müssen z.B. kleiner sein als die Summe der Werte des angeschlossenen Feldgeräts (Li, Ci), des in der Schleife angeschlossenen Anzeigegeräts (La, Ca) und der angeschlossenen Gesamt-Zweileiterleitung (LI, CI).
Ein Aspekt betrifft ein mobiles Gerät und/oder einen Server, das oder der dazu eingerichtet ist, mindestens einen Teil der Schritte des Verfahrens wie oben und/oder nachfolgend beschrieben durchzuführen. Das mobile Gerät und/oder der Server kann mindestens einen Teil der Schritte, z.B. auch in Form einer sogenannten „App“, unterstützen. Diese App, kann z.B. als ein Auslöser oder als Startsequenz zum Erfassen der in der Schleife befindlichen Komponenten und/oder zur Visualisierung der validierten Ergebnisse dienen. Nach Erhalt der Validierungsinformationen (z.B. aus der Cloud), kann die App z.B. Systemdaten bzw. Kompatibilitätsdaten der miteinander verschalteten Geräte ausgeben. Diese „Systemdaten“ können z.B. maximale Leitungslänge bei einer Sensor/Speisegerät-Kombination oder andere Zusammenschaltinformationen, wie z.B. Prüfen der Kennwerte der Eigensicherheit oder Prüfung einer logischen Konfiguration und/oder Parametrierung, umfassen. Die App kann betriebssystemabhängig sein.
Ein Aspekt betrifft ein Feldgerät, aufweisend eine Komponenteninformation oder einen Schlüssel zu der Komponenteninformation des Feldgeräts. Damit kann insbesondere die Fälschungssicherheit des Feldgeräts erhöht werden. Die Komponenteninformation kann in einer Ausführungsform zusätzlich geschützt werden, z.B. durch ein Hologramm, das nicht zerstörungsfrei entfernt werden kann oder durch ein Eingießen, z.B. in durchsichtiges Harz.
Ein Aspekt betrifft eine Verwendung eines Verfahrens wie oben und/oder nachfolgend beschrieben zum Erstellen eines Schaltplans eines Messsystems, das zur Füllstandmessung und/oder Füllstandbestimmung, zur Topologiebestimmung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung, zur Temperaturmessung und/oder zur Anzeige, zum Beispiel an einem schleifengespeisten Anzeigegerät, von Werten des Messsystems eingerichtet ist.
Ein Aspekt betrifft ein Programmelement, welches, wenn es auf der Prozessoreinheit eines mobilen Gerätes und/oder eines Servers ausgeführt wird, die Prozessoreinheit anweist, das hier beschriebene Verfahren durchzuführen.
Ein Aspekt betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das hier beschriebene Programmelement 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 beschriebenen Ausführungsformen können eine Reihe von Vorteilen aufweisen:

• Die Schaltpläne können benutzerfreundlich und sicher erstellt werden und so zu einer Fehlervermeidung beitragen.
• Weiterhin kann eine schnelle Berechnung ermöglicht werden, z.B. zentral in einer Cloud.
• Die zentrale Cloud kann Validierungsinformationen zu einer Vielzahl von Kunden und/oder Anwendern liefert, bei denen derartige Zweileiterschleifen ausgelegt werden oder ausgelegt werden sollen.
• Die Bedienung kann besonders einfach und intuitiv sein, z.B. durch die Darstellung der Informationen vor Ort im Bediengerät mittels dafür optimierter App.
• Das Verfahren kann z.B. auf Smartphones, Tablets und Notebooks in unterschiedlichen Betriebssystemen, drahtlos mittels App genutzt werden.
• In der Datenbank der Cloud können erweiterte, für die Berechnung und Validierung notwendige Daten, enthalten sein und können dort zentral auch einfach gepflegt (automatisiert oder manuell) und erweitert werden.
• Zentrale Berechnungen, wie z.B. die korrekte Kabellänge, können in der Cloud durchgeführt werden, z.B. um die Auslegung der Zweileiterstruktur auch Ex-technisch in sogenannten eigensicheren Ex-Stromkreisen sicher zu gestalten.
• Mittels der App können durch einfachen Tastendruck in der angeschlossenen Cloud aufwändige Rechenoperationen ausgelöst werden, die normalerweise manuell, unter zugrundenahme von Bedienungsanleitungen und Sicherheitshinweisen mit hohem Zeitaufwand vorgenommen werden müssten. Dies kann zu Vereinfachungen und Erleichterungen führt. Das Bedientool insbesondere so ausgelegt sein, dass es lediglich zum Bedienen genutzt wird, und aufwändigen Rechenleistungen können z.B. auf einen Server oder eine Cloud ausgelagert werden.
• Es kann eine besonders einfache Definition und Spezifikation der Verkabelung ermöglicht werden, insbesondere aufgrund von Vorschlägen und Empfehlungen und Hinweisen aus der Cloud und dem dort stattfindenden Validierungsprozess.
• Die App kann, unterstützt durch die Cloud einen schnellen Nachweis bieten, der bestätigt, dass das Verdrahtungskonzept sicher ausgelegt ist.
• Es kann eine einfache und intuitive Auslegung der Zweileiterschleife ermöglichst werden und/oder eine komfortable Prüfung, ob die Grenzwerte eingehalten werden können.
• Die Komplexität des Systems kann reduziert werden, was zu einer Fehlervermeidung bei der Auslegung der Punkt-zu-Punkt Verbindung beitragen kann.

Figurenliste
Dabei zeigt:

1 schematisch ein Messsystem gemäß einer Ausführungsform;
2 schematisch ein Messsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform;
3a schematisch eine Topologie gemäß einer Ausführungsform;
3b schematisch eine Topologie gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 ein Flussdiagramm mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 ein Flussdiagramm mit einem Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Messsystem 10 gemäß einer Ausführungsform. Das Messsystem 10 weist eine Zweileiterschleife auf. Die Zweileiterschleife umfasst eine Quelle (Stromquelle oder Spannungsquelle) oder Steuergerät 40 zur Speisung, zum Steuern und/oder zum Auswerten von Daten, in und aus der Zweileiterschleife. Die Quelle 40 kann (optional) mit einer Steuerung SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) oder einem Prozessleitsystem DCS (Distributed Control System) 50 verbunden sein, über die dritte Leitung 45. Die Zweileiterschleife umfasst weiterhin eine erste Leitung 35 zu einem Zweileiter-Anzeigegerät oder Displaygerät 30. Ferner umfasst die Zweileiterschleife eine zweite Leitung 25 zu einem Zweileiter-Sensorgerät 20, der hier z.B. als Radarsensor dargestellt ist. Der Radarsensor kann z.B. die Entfernung zu einer Oberfläche 27 eines Mediums in einem Behälter 28 messen. Der Behälter 28 kann beispielsweise auch also Silo und/oder als Bunker ausgeführt sein. Das Sensorgerät 20 und das Anzeigegerät 30 können z.B. als Feldgeräte ausgelegt sein. Das Sensorgerät 20 und das Anzeigegerät 30 sind innerhalb eines explosionsgefährdeten Bereichs (Ex-Bereich) angeordnet, dessen Grenze durch einen vertikalen Strich 14 bezeichnet ist. Wegen der Anordnung in dem Ex-Bereich (links vom Strich liegend) unterliegen das Sensorgerät 20 und das Anzeigegerät 30 den vorgeschriebenen Restriktionen, z.B. einer Begrenzung der Ausgangsspannung der Quelle 40. Deshalb muss insbesondere ein Augenmerk gelegt werden auf die Auslegung von Sensorgerät 20, Anzeigegerät 30 und der eigensicheren Leitungen 25 und 35. Zu dieser Auslegung kann das oben und/oder nachfolgend beschriebene Verfahren vorteilhaft genutzt werden.
Dazu wird mittels eines mobilen Gerätes 70 eine Komponenteninformation 22, 32 der Komponenten 20, 30 des Messsystems 10 erfasst. Die Komponenteninformation 22, 32 kann beispielsweise als eine Plakette mit einem QR-Code auf einem Gehäuse des Sensorgeräts 20 bzw. des Anzeigegeräts 30 angeordnet sein. Dann kann ein Benutzer - z.B. Servicepersonal oder ein Anlagenbetreiber - eine Kamera 72 des mobilen Gerätes 70 auf die Komponenteninformation 22 bzw. 32 richten und den QR-Code erfassen bzw. einlesen. Auch die Kabel oder Leitungen 25 und 35 können mit einem QR-Code versehen sein (nicht gezeigt). Ebenso kann die Quelle 40, die SPS oder DCS 50 und/oder die dritte Leitung 45 mit einem QR-Code ausgestattet sein. Das mobile Gerät 70 kann das Erfassen zum Beispiel dadurch unterstützen, dass ein Schaltplan-Template auf einem Display des mobilen Gerätes 70 angezeigt wird, so dass eine schnelle und klare Zuordnung des eingelesenen QR-Codes zu der Komponenten 20, 30, ggf. auch 25 und 35, des Messsystems 10 gewährleistet ist. In einer Ausführungsform kann die Quelle 40 und/oder weitere Komponenten bereits in dem Schaltplan-Template vorgestimmt sein, so dass diese nicht - oder nur zur Verifikation - eingelesen werden müssen. Alternativ oder zusätzlich zu dem QR-Code können die Komponenten einen Barcode, ein Hologramm, einen RFID-Tag und/oder andere computerlesbare Informationen aufweisen. Die computerlesbaren Informationen können inhaltliche Informationen und/oder einen Link oder Schlüssel für weitere Informationen umfassen.
Während und/oder nach dem Einlesen werden die Komponenteninformation 22 bzw. 32, und/oder weitere - z.B. Speisegerätinformation 42 der Quelle oder des Speisegeräts 40 - validiert. Das Validieren kann zumindest teilweise auf dem mobilen Gerät 70 durchgeführt werden. Das Validieren kann alternativ oder zusätzlich auf einem Server 80 durchgeführt werden. Der Server 80 kann mit einer Datenbank 82 verbunden sein und/oder in einer Cloud angeordnet sein. Das Validieren kann eine Überprüfung der Komponenteninformation und/oder von elektrischen Eigenschaften der Komponenten umfassen. Das Validieren kann eine Überprüfung insbesondere von Eigenschaften der Sicherheit (Safety und Security) der Komponenten, umfassen. Das Validieren kann ein Optimieren der Parameter des Messsystems gemäß bestimmten Spezifikation und/oder Restriktionen umfassen. Auf Basis der validierten Komponenteninformationen kann der Schaltplan 18 (Ergebnis-Schaltplan) des Messsystems 10 erstellt werden. Dies kann ein Übertragen der Komponenteninformationen von dem mobilen Gerät auf einen Server, und/oder ein Übermitteln der validierten Komponenteninformationen und/oder des Schaltplans von dem Server auf das mobile Gerät umfassen. Optional kann der Schaltplan 18 auf dem mobilen Gerät 70 angezeigt werden. Weiter optional kann der Schaltplan 18 in der Datenbank 82 gespeichert werden, um so den weiteren Lebenszyklus des Messsystems 10 systematisch unterstützen zu können.
2 zeigt schematisch ein Messsystem 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Messsystem 10 von 2 unterscheidet sich von dem Messsystem 10 von 1 nur durch die Ausgestaltung der Komponente 30 als Zweitor, statt als Viertor wie in 1. Wird dabei eine nicht-passende Komponente eingescannt, kann wird ein Fehler gemeldet und der Schaltplan kann nicht erstellt werden. Wurde mehr als eine Topologie selektiert (z.B. eine Topologie, die 1 entspricht und eine Topologie, die 2 entspricht), dann kann nach dem Erfassen der Komponenteninformation 32 der Komponente 30 eine der Topologien als ungeeignet verworfen werden. Eine Fehlermeldung kann beispielsweise auch dann ausgegeben werden, wenn (z.B.) die Dimensionierungen - z.B. die elektrischen Eigenschaften - der Komponenten nicht zusammenpassen.
3a zeigt schematisch eine Topologie 16 gemäß einer Ausführungsform. Die Topologie 16 weist eine Zweileiterschleife 12 und „generische Komponenten“ A, B, C auf. Optional können auch die Verbindungen D, E, F generisch dargestellt sein und durch spezifisch angepasste Leitungen ersetzt werden. Dies kann z.B. bei sehr langen Leitungen vorteilhaft sein und/oder zu genaueren Dimensionierungen des Schaltplans führen. Wenn alle erfassten Komponenten als zulässig validiert wurden, kann die Topologie 16 der 3a z.B. zu einem Schaltplan gemäß 2 führen. 3b zeigt schematisch eine Topologie 16 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Dabei können z.B. die Doppelleitungen D und E als jeweils nur eine Leitung dargestellt werden, insbesondere weil ihre Länge, Dimensionierung, etc. als im Wesentlichen gleich angenommen werden kann. Wenn alle erfassten Komponenten der 3b als zulässig validiert wurden, kann diese Topologie 16 z.B. zu einem Schaltplan gemäß 1 führen.
4 zeigt ein Flussdiagramm 100 mit einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 102 wird mindestens eine Topologie des Schaltplans selektiert, wobei die Topologie Positionen der Komponenten und Verbindungen zwischen den Komponenten aufweist. In einem Schritt 104 wird, mittels eines mobilen Gerätes 70 (siehe 1), für jede Position der Komponenten eine Komponenteninformation 22, 32 der Komponenten 20, 30 des Messsystems 10 erfasst. In einem Schritt 106 werden die Topologie und die Komponenteninformation 22, 32 validiert. In einem Schritt 108 wird, auf Basis der validierten Komponenteninformationen und der validierten Topologie, ein „Ergebnis-Schaltplan“ 18 des Messsystems 10 erstellt. In einem optionalen Schritt 110 wird der Schaltplan 18 auf dem mobilen Gerät 70 angezeigt, und/oder der Schaltplan 18 wird in der Datenbank 82 gespeichert.
5 zeigt ein Flussdiagramm 200 mit einem Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 202 werden, mittels eines mobilen Bediengeräts 70 (siehe 1) und/oder einer App auf dem mobilen Bediengerät 70, Komponenteninformation 22 des Feldgeräts 20 erfasst bzw. gescannt. In einem Schritt 204 werden Komponenteninformation 32 des Anzeigegeräts 30 erfasst. In einem Schritt 206 werden Komponenteninformation 42 des Steuergeräts 40 und/oder weiteren Komponenten erfasst. In einem Schritt 208 erfolgt ein Übertragen der Information an einen Server 80, der in einer Cloud 85 angeordnet sein kann. In einem Schritt 210 erfolgt eine Validierung der Komponenteninformationen durch den Server 80, unter Zuhilfenahme einer Datenbank 82. In einem Schritt 212 erfolgt ein Übermitteln des Validierungsergebnisses von der Cloud an das Bediengerät 70 und dessen App. In einem optionalen Schritt 214 erfolgt eine Visualisierung des Validierungsergebnisses in der App und eine Weitergabe des „Ergebnis-Schaltplans“, umfassend Empfehlungen zur Beschaltung, Leitungslänge, Anschluss, etc., an den Bediener des Bediengerätes.
Bezugszeichenliste

10: Messsystem
14: vertikaler Strich (Trennung Ex- / Nicht-Ex-Bereich)
18: Schaltplan, „Ergebnis-Schaltplan“
20: Feldgerät, Sensorgerät, Aktor, usw.
22, 32, 42, 52: Komponenteninformation
25, 35, 45: Leitungen
27: Oberfläche des Füllguts
28: Behälter
30: Feldgerät, Anzeigegerät
40: Quelle, Steuergerät
50: Prozessleitsystem
70: Bediengerät, mobiles Gerät
72: Kamera
80: Server
82: Datenbank
85: Cloud
100: Flussdiagramm
102 - 110: Schritte
200: Flussdiagramm
202 - 214: Schritte

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zum Erstellen eines Schaltplans (18), aufweisend Komponenten (20, 30, 40) eines Messsystems (10), auf Basis einer Zweileiterschleife (12), mit den Schritten: selektieren mindestens einer Topologie (16) des Schaltplans (18), wobei die Topologie (16) Positionen der Komponenten (20, 30, 40) und Verbindungen (25, 35) zwischen den Komponenten (20, 30, 40) aufweist; erfassen, mittels eines mobilen Gerätes (70), einer Komponenteninformation (22, 32, 42) der Komponenten (20, 30, 40) des Messsystems (10) für jede Position der Komponenten (20, 30, 40); validieren der Topologie (16) und der Komponenteninformation (22, 32, 42); und erstellen des Schaltplans (18) des Messsystems (10), auf Basis der validierten Komponenteninformationen (22, 32, 42) und der validierten Topologie (16).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zweileiterschleife (12) als eine 4..20 mA Zweileiterschleife, als Feldbus, als Zweidraht-Ethernet, als weiterer Typ einer Zweileiterschleife, oder als eine Vierleiterschleife ausgeführt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erfassen der Komponenteninformation (22, 32, 42) das Auslesen eines QR-Codes, eines Barcodes, eines Hologramms, eines RFID-Tags und/oder anderer computerlesbarer Informationen umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Validieren eine Überprüfung der Komponenteninformation (22, 32, 42) und/oder von elektrischen Eigenschaften der Komponenten (20, 30, 40) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Validieren eine Überprüfung von weiteren Eigenschaften der Komponenten (20, 30, 40), insbesondere von Eigenschaften der Sicherheit der Komponenten (20, 30, 40), umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den weiteren Schritten: Bestimmen von Restriktionen des Messsystems (10); und Optimieren der Parameter des Messsystems (10) gemäß den Restriktionen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: Visualisierung des Schaltplans (18) des Messsystems (10) auf dem mobilen Gerät (70), auf dem Server (80) und/oder einem weiteren Gerät.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den weiteren Schritten: übertragen der Komponenteninformationen (22, 32, 42) von dem mobilen Gerät (70) auf einen Server (80), und/oder übermitteln der validierten Komponenteninformationen und/oder des Schaltplans (18) von dem Server (80) auf das mobile Gerät (70).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: Speichern des Schaltplans (18) des Messsystems (10) in einer Datenbank (82).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem weiteren Schritt: erfassen, mittels eines mobilen Gerätes (70), einer Information der Verbindungen (25, 35) des Messsystems.
Mobiles Gerät (70) und/oder Server (80), das oder der dazu eingerichtet ist, mindestens einen Teil der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
Feldgerät (20, 30, 40), aufweisend eine Komponenteninformation (22, 32, 42) des Feldgeräts.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Erstellen eines Schaltplans (18) eines Messsystems (10), das zur Füllstandmessung, zur Topologiebestimmung, zur Grenzstandbestimmung, zur Durchflussmessung, zur Druckmessung, zur Temperaturmessung und/oder zur Anzeige von Werten des Messsystems (10) eingerichtet ist.
Programmelement, welches, wenn es auf einer Recheneinheit ausgeführt wird, die Recheneinheit anweist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement nach dem vorhergehenden Anspruch gespeichert ist.