DE102022111758A1

DE102022111758A1 - Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes mit Wartungsempfehlung und Feldgerät

Info

Publication number: DE102022111758A1
Application number: DE102022111758.8A
Authority: DE
Inventors: Florian Zimmermann; Michael Schnaitter
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 2022-05-11
Filing date: 2022-05-11
Publication date: 2023-11-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes (10), wobei das Feldgerät (10) mindestens eine primäre Sensoreinheit (18) aufweist, mittels welcher ein primärer Messwert ermittelt wird und wobei das Feldgerät (10) mindestens eine Umgebungssensoreinheit (20) aufweist, mittels welcher ein Umgebungsmesswert ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit des Umgebungsmesswertes eine Wartungsempfehlung (22) generiert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Feldgerät (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes gemäß Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Feldgerät gemäß 8.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Beispiele für derartige Feldgeräte sind Füllstandmessgeräte, Grenzstandmessgeräte und Druckmessgeräte mit Sensoreinheiten, die die entsprechenden Prozessgrößen Füllstand, Grenzstand oder Druck oder auch davon abgeleitete Prozessgrößen erfassen. „Feld“ bezeichnet dabei den Bereich außerhalb von Leitwarten. Feldgeräte können damit insbesondere Aktoren, Sensoren, Datensammler (Datenlogger) und Messumformer sein. Häufig sind solche Feldgeräte mit übergeordneten Einheiten, zum Beispiel Leitsystemen oder Steuereinheiten, verbunden. Diese übergeordneten Einheiten dienen zur Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung und/oder Prozessüberwachung. Die aus dem Stand der Technik bekannten Feldgeräte weisen in der Regel ein Gehäuse, eine Sensoreinheit und ein in dem Gehäuse angeordnetes Elektronikmodul auf. Die gemessenen Prozessgrößen werden üblicherweise ausgewertet und dessen Ergebnisse können beispielsweise zur Erzeugung eines Schaltbefehls und/oder einer proportionalen analogen oder digitalen Ausgangsgröße oder zur Anzeige von physikalischen Eigenschaften oder Prozessgrößen genutzt werden.
Feldgeräte können dabei an verschiedenen, zum Teil abgelegenen Standorten oder auch unter rauen Umweltbedingungen eingesetzt werden. Die jeweils am Standort herrschenden Umweltbedingungen haben dabei einen großen Einfluss auf die Haltbarkeit des Feldgerätes und die Zuverlässigkeit der Messung.
Die zugrundeliegende Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Feldgerät zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine besonders hohe Haltbarkeit und Zuverlässigkeit eines Feldgerätes ermöglicht wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind in Verbindung mit den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes. Das Feldgerät weist mindestens eine primäre Sensoreinheit auf, mittels welcher ein primärer Messwert ermittelt wird. Bei der primären Sensoreinheit handelt es sich insbesondere um einen Füllstandsensor, einen Grenzstandsensor, einen Drucksensor und/oder einen Durchflusssensor. Die primären Messwerte sind entsprechend ein Füllstand, ein Grenzstand, ein Druck oder eine Durchflussmenge oder davon abgeleitete Messwerte.
Ferner weist das das Feldgerät mindestens eine Umgebungssensoreinheit auf, mittels welcher ein Umgebungsmesswert ermittelt wird. Mit der Umgebungssensoreinheit sollen die Umgebungsbedingungen ermittelt werden, welche unmittelbar auf das Feldgerät wirken. Es kann sich dabei um Umgebungsbedingungen handeln, welche vor allem auf das Gehäuse oder die Befestigung des Feldgerätes wirken oder auch um Umgebungsbedingungen, welche sich auf die in dem Gehäuse angeordneten Komponenten auswirken.
In Abhängigkeit des Umgebungsmesswertes wird eine Wartungsempfehlung generiert. Insbesondere wenn der Umgebungsmesswert eine gewisse Schwelle überschreitet oder unterschreitet oder wenn insbesondere eine Kombination mehrerer Umgebungsmesswerte oder der Verlauf des Umgebungsmesswertes über die Zeit für eine Minderung der Haltbarkeit oder eine Beeinträchtigung der Messung des primären Messwertes spricht, wird eine Wartungsempfehlung generiert. Die Wartungsempfehlung betrifft dabei Vorschläge, die zu einer längeren Haltbarkeit des Feldgerätes und/oder zur einer zuverlässigeren Messung führen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, dass die Wartungsempfehlung dem Gerät und der aktuellen Situation angepasst ausgelöst wird. Es handelt sich also um eine anlassbezogene Wartungsempfehlung. Die Empfehlung erfolgt auf das Feldgerät und die Einbausituation zugeschnitten und nicht pauschal, z.B. nach einem einfachen zeitbasierten Wartungsschema. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können rechtzeitig geeignete Wartungsmaßnahmen eingeleitet werden und das Feldgerät somit länger und zuverlässiger betrieben werden.
Die primäre Sensoreinheit dient dabei dem eigentlichen Zweck des Feldgerätes und die Umgebungssensoreinheit dient dazu, das Feldgerät möglichst optimal und lang zu betreiben und sicherzustellen, dass die Messung durch die primäre Sensoreinheit möglichst zuverlässig ist.
Bei der mindestens einen Umgebungssensoreinheit handelt es sich insbesondere um einen Temperatursensor zur Messung einer Umgebungstemperatur. Alternativ kann es sich bei der Umgebungssensoreinheit um einen Helligkeitssensor zur Erfassung einer Helligkeit in der Umgebung handeln. Die Umgebungstemperatur und/oder die Helligkeit lassen unter anderem auf die Sonneneinstrahlung schlie-ßen, die auf das Feldgerät wirkt. Bei starker Sonneneinstrahlung und entsprechend hohen Temperaturen am Feldgerät bzw. einer großen Helligkeit am Feldgerät kann dies z.B. nachteilig für das Gehäuse des Feldgerätes sein. Insbesondere Gehäuse aus Kunststoff können so stärker altern. Auch kann eine zu hohe Erwärmung des Feldgerätes zu einer Beeinträchtigung der Messung durch die primäre Messeinheit führen. In diesem Zusammenhang könnte dann eine Wartungsempfehlung sein, ein alternatives Gehäuse, z.B. aus Metall oder mit geeigneten Kühlstrukturen, und/oder Zubehörteile, wie z.B. eine Sonnenschutzhaube oder eine zusätzliche Kühlung, zu verwenden, um eine vorzeitige Alterung des Feldgerätes zu vermeiden.
Alternativ oder in Ergänzung dazu, weist das Feldgerät einen Feuchtigkeitssensor auf, mittels welchem eine Feuchtigkeit in der Umgebung des Feldgerätes erfasst wird. Bei starker Feuchtigkeit, wie z.B. großer Regenmenge oder Schneemenge, kann ebenfalls als eine Wartungsempfehlung die Verwendung eines alternativen Gehäuses, oder die Verwendung von Zubehörteilen, wie einer Schutzhaube empfohlen werden.
Weiterhin kann das Feldgerät einen Erschütterungssensor aufweisen, mittels welchem Vibrationen erfasst werden. Aufgrund ermittelter Erschütterungen kann zum Beispiel eine frühzeitige Wartung empfohlen werden, da der Verschleiß des Feldgerätes und ggf. damit verbundener Teile erhöht ist. Auch kann sich bei vermehrten Vibrationen die Anbindung des Feldgerätes lösen, so dass hier eine vermehrte Wartung zur Kontrolle der Anbindung des Feldgerätes z.B. an einen Behälter sinnvoll sein könnte.
Auch andere Umgebungssensoreinheiten wie zum Beispiel ein Gassensor, insbesondere ein CO₂-Sensor zur Erfassung einer CO₂-Konzentration in der Umgebung oder ein Strahlungssensor zur Messung der Radioaktivität in der Umgebung des Sensors sind denkbar. Auch auf Basis dieser Umgebungsmesswerte könnte eine frühzeitige Wartung empfohlen werden, da das Feldgerät z.B. durch Belastung mit radioaktiver Strahlung einen erhöhten Verschleiß aufweist oder auch eine radiometrische Füllstandmessung dadurch beeinträchtigt werden könnte.
Wie vorstehend bereits ausgeführt, kann als Wartungsempfehlung insbesondere die Verwendung einer alternativen Geräteausführung generiert werden. Diese Wartungsempfehlung kann zum Beispiel die Verwendung eines Gehäuses aus anderen Materialien oder die Verwendung alternativer Messmethoden beinhalten. Ferner kann als Wartungsempfehlung die Verwendung eines oder mehrerer Zubehörteile empfohlen werden. Als Zubehörteil kann insbesondere eine Schutzhaube gegen Sonneneinstrahlung oder Regen empfohlen werden. Es kann auch der Anschluss einer Kühlung oder Heizung empfohlen werden. Weiter alternativ oder ergänzend kann eine Wartung empfohlen werden. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn das Risiko besteht, dass die Zuverlässigkeit der Messung beeinträchtigt wird, wie zum Beispiel durch eindringende Feuchtigkeit oder radioaktive Strahlung.
In einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich mittels eines GPS-Sensors die Position des Feldgerätes bestimmt. Mittels der Positionsdaten kann zusätzlich auf gewisse Umgebungsbedingungen geschlossen werden, bzw. können die mittels der Umgebungssensoreinheit erfassten Umgebungsmesswerte verifiziert werden. Zum Beispiel kann bei einem Standort in einer Wüstenregion oder Polarregion auf die korrespondierenden, dort jeweils vorherrschenden Temperaturen geschlossen werden und die Wartungsempfehlung entsprechend beeinflusst werden.
Insbesondere wird die Wartungsempfehlung bei der Montage des Feldgerätes generiert. Dann können entsprechende Wartungsmaßnahmen direkt mit der Montage des Feldgerätes umgesetzt werden, sodass das Feldgerät von Anfang an möglichst gut gegenüber Verschleiß geschützt ist und eine lange Lebensdauer aufweist.
Insbesondere werden auch Wartungsempfehlungen im laufenden Betrieb des Feldgerätes generiert, so dass auch während der Laufzeit des Feldgerätes passgenau eine Wartung empfohlen werden kann. Insbesondere kann auch während einer Wartung des Messgerätes eine Wartungsempfehlung generiert werden, damit diese vor Ort unmittelbar umgesetzt werden kann.
In einer praktischen Ausführungsform wird die Wartungsempfehlung drahtlos an eine übergeordnete Einheit übertragen. Eine solche übergeordnete Einheit kann insbesondere eine Leitstelle, eine Cloud und/oder ein mobiles Endgerät sein. Vorzugsweise erscheint die Wartungsempfehlung direkt auf einem Endgerät des Betreibers. Ergänzend oder auch alternativ kann die Wartungsempfehlung an den Hersteller gemeldet werden.
Die Wartungsempfehlung wird insbesondere im Feldgerät selbst erzeugt. Dazu weist das Feldgerät eine geeignete Steuereinrichtung auf. In Abhängigkeit der Umgebungsmesswerte könnte dann anhand einer look-up table eine geeignete Maßnahme empfohlen werden.
Wenn das Feldgerät mit einer übergeordneten Einheit verbunden ist, so können die Umgebungsmesswerte auch dort ausgewertet werden und eine entsprechende Wartungsempfehlung an ein Endgerät des Betreibers und/oder an das Feldgerät selbst gesendet werden.
Die gemessenen Umgebungsmesswerte können auch dazu genutzt werden, bei einer geplanten Wartung auf die Umgebungsbedingungen hinzuweisen. So könnten bei der Wartung spezielle Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, z.B. ein kann dann ein geeigneter Schutz gegen Radioaktivität oder gegenüber Gasbelastungen eingeleitet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Feldgerät mit mindestens einer primären Sensoreinheit, zur Ermittlung eines primären Messwertes und mit mindestens einer Umgebungssensoreinheit zur Ermittlung eines Umgebungsmesswertes, wobei das Feldgerät dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit des Umgebungsmesswertes eine Wartungsempfehlung zu generieren.
Wie vorstehen schon ausgeführt, kann durch die von dem Feldgerät selbst generierte Wartungsempfehlung auf Basis eines Umgebungsmesswertes eines passgenaue Wartung und eine möglichst optimale Ausstattung des Feldgerätes ermöglicht werden.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile sind nachfolgend in Zusammenhang in den Figuren beschrieben. Es zeigen:

1 ein Feldgerät in einer schematischen Darstellung
2 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben des Feldgerätes.

In 1 ist ein Feldgerät 10 dargestellt. Das Feldgerät 10 umfasst ein Gehäuse 12, in welchem hier eine Steuereinheit 14 und eine Kommunikationseinheit 16 angeordnet sind.
Das Feldgerät 10 umfasst ferner eine primäre Sensoreinheit 18, wobei mittels der primären Sensoreinheit 18 ein primärer Messwert ermittelt wird. Es kann sich bei dem Feldgerät 10 z.B. um einen Füllstandmessgerät handeln, wobei die primäre Sensoreinheit 18 eine Radareinheit ist, mittels ein Füllstand in einem Behälter (nicht dargestellt) ermittelbar ist.
Zudem umfasst das Feldgerät 10 eine Umgebungssensoreinheit 20, die zur Erfassung eines Umgebungsmesswertes dient. Vorliegend handelt es sich um einen Temperatursensor, mittels welchem die Temperatur unmittelbar am Gehäuse 12 gemessen wird.
Zur Auswertung des primären Messwertes und auch des Umgebungsmesswertes ist die Steuereinheit 14 in dem Gehäuse 12 angeordnet. Anhand einer look-up table generiert die Steuereinheit 14 in Abhängigkeit des Umgebungsmesswertes, d.h. hier in Abhängigkeit der gemessenen Temperatur, eine Wartungsempfehlung (stilisiert als Nachricht 22 dargestellt). Die Wartungsempfehlung 22 wird von der Kommunikationseinheit 16 anschließend drahtlos an eine übergeordnete Einheit bzw. an ein mobiles Endgerät versendet.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes 10 dargestellt, das Verfahren beginnt in Schritt 101 mit dem Starten des Feldgerätes 10. In dessen Folge starten die Umgebungssensoreinheit 20 in Schritt 102 mit der Erfassung der Umgebungsmesswerte. In Schritt 103 wird der Umgebungsmesswert ausgewertet.
Überschreitet oder unterschreitet der aktuelle Umgebungsmesswert, der zeitliche Verlauf des Umgebungsmesswertes oder eine Kombination mehrerer Umgebungsmesswerte eine bestimmte Schwelle (J), so wird von der Steuereinheit 14 in Schritt 104 eine Wartungsempfehlung 22 generiert. Die Wartungsempfehlung 22 wird in Schritt 105 von der Kommunikationseinheit 16 versendet.
Wird in Schritt 103 festgestellt, dass der Umgebungsmesswert im Normbereich ist (N), so wird das Verfahren in Schritt 102 fortgesetzt.
Auch wenn bereits eine Wartungsempfehlung 22 versendet wurde, wird das Verfahren mit Schritt 102 fortgesetzt.
Bezugszeichenliste

10: Feldgerät
12: Gehäuse
14: Steuereinheit
16: Kommunikationseinheit
18: primäre Sensoreinheit
20: Umgebungssensoreinheit
22: Wartungsempfehlung

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes (10), wobei das Feldgerät (10) mindestens eine primäre Sensoreinheit (18) aufweist, mittels welcher ein primärer Messwert ermittelt wird und wobei das Feldgerät (10) mindestens eine Umgebungssensoreinheit (20) aufweist, mittels welcher ein Umgebungsmesswert ermittelt wird, wobei in Abhängigkeit des Umgebungsmesswertes eine Wartungsempfehlung (22) generiert wird.
Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der mindestens einen Umgebungssensoreinheit (20) um - einen Temperatursensor zur Messung einer Umgebungstemperatur, - einen Helligkeitssensor zur Erfassung einer Helligkeit in der Umgebung, - einen Feuchtigkeitssensor zur Erfassung von Feuchtigkeit, - einen Erschütterungssensor zur Erfassung von Vibrationen, - einen Gassensor zur Erfassung einer Gas-Konzentration in der Umgebung, und/oder - einen Strahlungsdetektor zur Erfassung radioaktiver Strahlung handelt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Wartungsempfehlung (22) generiert wird: - die Verwendung einer alternativen Geräteausführung, - die Verwendung eines Zubehörteils, und/oder - die Durchführung einer Wartung.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines GPS-Sensors die Position des Feldgerätes (10) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartungsempfehlung (22) bei der Montage des Feldgerätes (10) generiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartungsempfehlung (22) vom Feldgerät (10) selbst generiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,, dadurch gekennzeichnet, dass die Wartungsempfehlung (22) drahtlos an eine übergeordnete Einheit übertragen wird.
Feldgerät mit mindestens einer primären Sensoreinheit (18), mittels welcher ein primärer Messwert ermittelt wird und mit mindestens einer Umgebungssensoreinheit (20), mittels welcher ein Umgebungsmesswert ermittelt wird, wobei das Feldgerät (10) dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit des Umgebungsmesswertes eine Wartungsempfehlung (22) zu generieren.