DE10316885A1

DE10316885A1 - Device for sensing or influencing

Info

Publication number: DE10316885A1
Application number: DE2003116885
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Rüdiger; Berthold Dr. Andres; Michael Ohland
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 2003-04-12
Filing date: 2003-04-12
Publication date: 2004-10-28
Also published as: EP1471480B1; EP1471480A3; EP1471480A2; DE502004012436D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10, 30) zur Erfassung oder Beeinflussung einer physikalischen Größe und zur Kommunikation mit einer zentralen Presssteuereinheit, wobei die Vorrichtung eine Baugruppe mit Sensor und/oder Aktor sowie eine Prozesselektronik enthält, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei eine Vorrichtung und ein Verfahren der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass die Wartung aber auch die Austauschbarkeit verschiedener Sensoren erleichtert wird und das System ggf. sogar leichter auf einen neuen Anwendungsfall appliziert werden kann, ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Sensor/Aktor-Baugruppe sensor- bzw. aktornahe Datenspeichermittel enthält, auf dem lediglich die sensor- bzw. aktorspezifische Daten abgespeichert sind, und die Prozessorelektronik eigene Datenspeichermittel enthält, auf denen lediglich die gerätespezifischen Applikationsdaten gespeichert sind.The invention relates to a device (10, 30) for detecting or influencing a physical variable and for communication with a central press control unit, the device containing an assembly with a sensor and / or actuator and process electronics, according to the preamble of claim 1 To further develop the device and a method of the generic type in such a way that maintenance but also the interchangeability of different sensors is facilitated and the system can possibly even be applied more easily to a new application contains actuator-related data storage means, on which only the sensor-specific or actuator-specific data are stored, and the processor electronics contains its own data storage means, on which only the device-specific application data are stored.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung oder Beeinflussung einer physikalischen Größe und zur Kommunikation mit einer zentralen Prozesssteuereinheit, wobei die Vorrichtung eine Baugruppe mit Sensor und/oder Aktor sowie eine Prozesselektronik enthält, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a device for detecting or influencing a physical quantity and for Communication with a central process control unit, the Device a module with a sensor and / or actuator and process electronics contains according to the generic term of claim 1.

Sensoren dienen der Aufnahme einer physikalischen Größe, hingegen dienen Aktoren der Beeinflussung einer physikalischen Größe. Sensoren und Aktoren werden beispielsweise in der Automatisierungstechnik eingesetzt. Sensoren nehmen eine physikalische Größe auf und formen diese in ein analoges Messsignals um, ein Aktor wandelt eine Steuergröße in eine andere physikalische Größe um, bspw. in einen Druck einer Pumpe, Stärke eines Magnetfeldes oder eine Drehzahl eines Motors. Das vom Sensor abgegebene analoge Messsignal wird über eine Schnittstelle zu einer zentralen Prozesssteuereinheit zur Verarbeitung übertragen. Aufgrund der vielen unterschiedlichen Arten von Sensoren sind die analogen Messsignale auch sehr unterschiedlich. In bisher bekannten Prozesssystemen wird die Verarbeitung der Messsignale zentral vorgenommen. Die analogen Messsignale der unterschiedlichen Sensoren werden einer zentralen Verarbeitungseinheit zugeführt.sensors serve to record a physical quantity, while actuators are used influencing a physical quantity. Sensors and actuators used for example in automation technology. sensors take on a physical quantity and transform them into an analog measurement signal, an actuator converts one Tax amount into one other physical size, e.g. in a pressure of a pump, strength of a magnetic field or a speed of a motor. That from the sensor The analog measurement signal output is converted to an interface central process control unit for processing. Because of the many Different types of sensors are the analog measurement signals also very different. In previously known process systems the measurement signals are processed centrally. The analog Measurement signals from the different sensors become a central one Processing unit fed.

Aktoren wandeln eine zugeführte Steuergröße in eine andere physikalische Größe um. Dabei wird dem Aktor eine Steuergröße zugeführt, die über ein Stellglied des Aktors die zu beeinflussende physikalische Größe beeinflusst. Auch bei Aktoren gibt es sehr viele unterschiedliche Arten, die alle einer unterschiedlichen Ansteuerung bedürfen. Auch hier ist es bisher nur bekannt, die Anpassung an die spezielle Aktorart zentral vorzunehmen und die angepasste analoge Steuergröße dem im Prozessfeld angeordneten Aktor zuzuführen.actuators convert a fed Tax amount into one different physical size around. Doing so a control variable supplied to the actuator via a Actuator of the actuator influences the physical variable to be influenced. There are also many different types of actuators all require different control. So far it is here too only known to make the adaptation to the special actuator type centrally and the adapted analog control variable that is arranged in the process field Feed actuator.

Die der zentralen Prozessteuerung zugeführten analogen Messsignale werden von einem dort angeordneten A/D-Umwandler in ein digitales Messsignal umgewandelt. Sowohl die sensorspezifische Anpassung, als auch die applikationsspezifische Bearbeitung der Messsignale wird zentral vorgenommen. Die sensorspezifische Anpassung umfasst beispielsweise das Anwenden sensorspezifischer Linearisierungsfaktoren, Kalibrierungsfaktoren oder von Korrekturfaktoren etc.The analog measurement signals fed to the central process control are converted into a digital measurement signal by an A / D converter arranged there converted. Both the sensor-specific adaptation and the application-specific processing of the measurement signals becomes central performed. The sensor-specific adaptation includes, for example applying sensor-specific linearization factors, calibration factors or correction factors etc.

Die applikationsspezifische Bearbeitung umfasst beispielsweise ein Ausführen eines Signalverarbeitungsalgorithmus, eine Normung oder Filterung oder ein Umrechnen des Messsignals mittels Hilfsgrößen, eine Überwachung von Grenzwertbereichen, das Einstellen eines Autorange und Grenzwertüberwachungsfunktionen.The Application-specific processing includes, for example, executing a Signal processing algorithm, standardization or filtering or converting the measurement signal using auxiliary variables, monitoring limit value ranges, the Setting an auto range and limit monitoring functions.

Ebenso ist es für die Aktoren erforderlich, in der Prozesssteuerung eine Schnittstelle für jeden Aktor anzuordnen. Die aktorspezifisch und auch applikationsspezifisch bearbeitete Steuergröße wird von dieser Schnittstelle in eine analoge Steuergröße gewandelt und zu dem jeweiligen Aktor übertragen.As well is it for the actuators required an interface in the process control for each Arrange actuator. The actuator-specific and also application-specific processed tax variable is converted from this interface into an analog control variable and transmitted to the respective actuator.

Die Übertragung analoger Signale ist sehr aufwendig und schlecht zu standardisieren. Die bisher bekannten Schnittstellen zur Umwandlung der analog aufgenommenen Messsignale in digitale Messsignale sind sensorspezifisch, so dass sich neue Sensoren nur mit erheblichem Aufwand in ein derartiges System einfügen lassen. Der Aufwand einen neuen Sensor über eine Schnittstelle an die zentrale Prozesssteuerung anzupassen ist erheblich. Für Aktoren gilt ähnliches.The transfer Analog signals are very complex and difficult to standardize. The previously known interfaces for converting the analog recordings Measurement signals in digital measurement signals are sensor-specific, so that new sensors can be integrated into such a sensor only with considerable effort Insert system to let. The effort of a new sensor via an interface to the Adapting central process control is significant. For actuators the same applies.

Bisher ist es deshalb nur möglich, den kompletten Sensor bzw. Aktor mit Schnittstelle auszutauschen oder den Sensor bzw. Aktor aufwendig an die Schnittstelle zur Prozesssteuerung anzupassen.So far it is therefore only possible replace the complete sensor or actuator with interface or the sensor or actuator to the interface for process control adapt.

Weiter ist nachteilig, dass nach der sensorspezifischen Einbindung die Verwaltung der Eigenschaften des Sensors zentral in der Prozesssteuerung vorgenommen wird.Further is disadvantageous that after the sensor-specific integration the Management of the properties of the sensor centrally in the process control is made.

In bekannten Analyse- oder Sensoreinrichtungen werden die Sensor- oder Aktorspezifischen Daten in der Steuereinrichtung des Systems abgelegt. Beim Konzept der Vereinheitlichung einer Verarbeitungselektronik für verschiedene Sensoren ist dies eher hinderlich, weil sensorspezifische Daten, wie beispielsweise auch Kalibrierdaten sehr sensorindividuell sindIn Known analysis or sensor devices are the sensor or Actuator-specific data stored in the control device of the system. With the concept of standardizing processing electronics for different This is more of a hindrance to sensors because sensor-specific data such as for example, calibration data are also very sensor-specific

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zum Betrieb desselben weiterzubilden, dass die Wartung aber auch die Austauschbarkeit verschiedener Sensoren erleichert wird, und das System ggfs sogar leichter auf einen neuen Anwendungsfall appliziert werden kann.The The invention is therefore based on the object of the generic device and to further develop the method for operating the same that the Maintenance but also the interchangeability of different sensors is made easier and the system may even be more easily adapted to a new application can be applied.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf eine Vorrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This Object is achieved according to the invention with regard to a device solved the features of claim 1.

Die jeweils rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen wieder.The each related Expectations reflect advantageous further training.

Im Hinblick auf ein Verfahren wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 20 gelöst. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in dem abhängigen Anspruch 21 angegeben.With regard to a method, the object is achieved according to the invention by the features of the Proverb 20 solved. A further advantageous embodiment is specified in the dependent claim 21.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Sensor/Aktor-Baugruppe sensor- bzw aktornahe Datenspeichermittel enthält auf dem lediglich die sensor- bzw aktorspezifischen Daten abgespeichert sind, und die Prozessorelektronik eigene Datenspeichermittel enthält, auf denen lediglich die gerätespezifischen Applikationsdaten gespeichert sind. Dadurch werden sensor-/aktorspezifische Daten physisch von den Prozessorspezifischen Daten getrennt. Die Sensor- oder Aktordaten werden sensor- oder aktornah als individuelle nur die jeweilige Baugruppe betreffende Informationsdaten dort abgespeichert und physisch getrennt von den applikations- und anwendungsspezifischen Daten die auf der Prozessorkarte abgespeichert werden. D.h. die Funktionalität ist so getrennt, dass der Sensor nur die sensorspezifischen Daten, die Przessorkarte nur die appliaktionsspezifischen Daten hält.The The invention is based on the idea that the sensor / actuator assembly close to the sensor or actuator Contains data storage means on which only the sensor or actuator-specific data is stored are, and the processor electronics contains its own data storage means which only the device-specific Application data are stored. This makes sensor / actuator-specific Data physically separated from processor-specific data. The Sensor or actuator data are close to the sensor or actuator as individual only information data relating to the respective assembly is stored there and physically separate from the application and application specific ones Data that are saved on the processor card. That the functionality is separated so that the sensor only contains the sensor-specific data, the processor card only holds the application-specific data.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Sensormodul ist dazu neben dem Sensormodul noch eine Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung angeordnet. Die Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung umfasst wenigstens einen A/D-Umwandler, der das analoge Messsignal in ein digitales Messsignal umwandelt. Weiter wird in der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung das digitalisierte Messsignal zur Übertragung über eine Schnittstelle angepasst. Dies kann beispielsweise die Verstärkung auf einen standardisierten Pegel und die Einbindung des digitalen Messsignals in ein standardisiertes Übertragungsprotokoll umfassen.In the device according to the invention with a sensor module, in addition to the sensor module, there is also an adaptation and transmission device arranged. The adaptation and transmission device comprises at least one A / D converter, which the analog measurement signal converted into a digital measurement signal. Further in the adaptation and transmission device the digitized measurement signal adapted for transmission via an interface. This can be, for example, the reinforcement to a standardized one Level and the integration of the digital measurement signal in a standardized transmission protocol include.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Aktormodul ist ein D/A-Umwandler vorgesehen. Die digitale Steuergröße wird über das Bussystem zugeführt und in der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung in eine analoge Steuergröße umgewandelt. Diese wird dann im Aktormodul einem Stellgerät zugeführt, der ein Stellglied antreibt, welches die zu beeinflussende physikalische Größe beeinflusst. Dadurch kann die Steuergröße über standardisierte Bussysteme von der zentralen Prozessteuereinheit übertragen werden und in der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung an das entsprechende Aktormodul angepasst werden.In the device according to the invention a D / A converter is provided with an actuator module. The digital one Tax amount is about that Bus system fed and in the adaptation and transmission device converted into an analog control variable. This is then fed to an actuator in the actuator module, which drives an actuator, which influences the physical quantity to be influenced. This can the tax figure over standardized Transfer bus systems from the central process control unit be and in the adaptation and transmission device to the corresponding actuator module can be adapted.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung eine Speichervorrichtung angeordnet, in der spezifische Daten des Sensor- bzw. Aktormoduls speicherbar sind. Weiter ist ein Controller angeordnet, der bei einem Sensormodul zur Anpassung des digitalisierten Messsignals bzw. bei einem Aktormodul zur Anpassung der digitalen Steuergröße mittels der spezifischen Daten des Sensor-/Aktormoduls aus der Speichervorrichtung vorgesehen ist. Dadurch erreicht man, dass eine Vorverarbeitung bereits in der Nähe des Sensor- bzw. Aktormoduls vorgenommen werden kann. Somit können erfindungsgemäße Vorrichtungen einfach an bestehende Bussysteme angeschlossen werden, ohne dass es erforderlich ist, eine Schnittstelle zu entwickeln, die speziell an dieses Sensor-/Aktormodul angepasst ist. Die Vorrichtung umfasst daher erfindungsgemäß sowohl das Sensor-/Aktormodul als auch die Anpassungs- und Übertragungseinrichtung. Diese sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse integriert und weisen eine gemeinsame Stromversorgung auf.In an advantageous embodiment of the invention is in the adaptation and transmission device arranged a storage device in which specific data of the Sensor or actuator module can be stored. Next is a controller arranged the digitized in a sensor module to adapt Measurement signal or with an actuator module for adapting the digital Tax amount using the specific data of the sensor / actuator module provided from the memory device is. This means that preprocessing is already in nearby of the sensor or actuator module can be made. Devices according to the invention can thus simply connected to existing bus systems without it is necessary to develop an interface that is special is adapted to this sensor / actuator module. The device comprises therefore both according to the invention the sensor / actuator module as well as the adaptation and transmission device. These are preferably integrated in a common housing and have a common power supply.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anpassungs- und Übertragungseinrichtung unterschiedliche Schnittstellenformate aufweist. Somit wird gewährleistet, dass die Vorrichtung in verschiedene Bussysteme eingebunden werden kann.In An advantageous embodiment of the invention provides that the adaptation and transmission facility has different interface formats. This ensures that the device can be integrated into various bus systems.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine applikationsspezifische Anpassung des digitalisierten Messsignals oder der digitalisierten Steuergröße in der zentralen Prozesssteuereinheit vorgenommen wird. Dadurch lassen sich Auswertungen der aufgenommenen Messsignale zentral vornehmen, ohne dass die Vorrichtung mit aufwendigen Berechnungen belastet wird. Ebenso kann eine besondere Anlaufsteuerung eines Motors in der Prozessteuerung vorgenommen werden, so dass in der Anpassungs- und Übertragungseinrichtung beim Aktormodul nur noch eine Anpassung an das spezielle Aktormodul und die Umwandlung in eine analoge Steuergröße vorgenommen werden.In Another advantageous embodiment of the invention provides that an application-specific adaptation of the digitized Measurement signal or the digitized control variable in the central process control unit is made. This allows evaluations of the recorded Carry out measurement signals centrally, without the device having to be complex Calculations. A special start-up control of a Motors can be made in the process control, so that in the Adaptation and transmission device with the actuator module, only an adaptation to the special actuator module and the conversion into an analog control variable can be carried out.

In der Anpassungs- und Übertragungseinrichtung kann bei einem Sensormodul das digitalisierte Messsignal mit den gespeicherten sensorspezifischen Daten an unterschiedliche Schnittstelleneinrichtungen bzw. -formate angepasst werden. Dies gewährleistet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung durch entsprechende Programmierung des Controllers bzw. Speicherung der entsprechenden Protokolldaten über unterschiedliche Schnittstellenformate oder Protokolle eingebunden werden kann. Dazu werden beim Einbau der Vorrichtung die erforderlichen Algorithmen und Daten in die Anpassungs- und Übertragungseinrichtung übertragen, so dass diese sensor- bzw. aktorspezifischen Daten nach der Digitalisierung des Messsignals auf das Messsignal oder der Zuführung der digitalen Steuergröße auf die Steuergröße angewendet werden können.In the adaptation and transmission device can the digitized measurement signal with the sensor module stored sensor-specific data to different interface devices formats can be adjusted. This ensures that the device according to the invention through appropriate programming of the controller or storage the corresponding protocol data via different interface formats or protocols can be integrated. This will be done during installation the necessary algorithms and data in the device Transfer adaptation and transmission device, so that this sensor- or actuator-specific data after digitization of the measurement signal to the measurement signal or the supply of the digital control variable to the control variable can be.

Die Anpassung kann beispielsweise eine Kalibrierung, Linearisierung des digitalen Messsignals oder der Steuergröße oder die Anwendung eines sensor- bzw. aktorspezifischen Korrekturfaktors umfassen. Weiter kann das Messsignal mit in der Speichervorrichtung gespeicherten Vergleichswerten verglichen werden und somit Anfangswerte, die außerhalb des erwarteten Messbereichs liegen, vor der Übertragung verworfen werden und eine Übertragung der Messsignale erst dann erfolgt, wenn der Sensor sich eingepegelt hat.The adaptation can include, for example, calibration, linearization of the digital measurement signal or the control variable or the use of a sensor- or actuator-specific correction factor. The measurement signal can also be stored in the memory Comparative values stored in the device are compared and thus initial values which lie outside the expected measuring range are rejected before the transmission, and the measurement signals are not transmitted until the sensor has leveled itself.

Weiter können in der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung wartungsrelevante Daten des Sensor/Aktormoduls aufgenommen, gespeichert und zur Prozesssteuereinheit übertragen werden.Further can in the device according to the invention in the adaptation and transmission device maintenance-relevant data of the sensor / actuator module recorded, saved and transmitted to the process control unit become.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird es ermöglicht, dass Sensor- oder Aktormodule komplett als Ersatzteile ausgetauscht werden können, da die wichtigen Informationen, wie Stellgrößen, Kalibrierwerte, Linearisierungsfunktionen, Korrekturfaktoren für Druck und Temperatur in der Anpassungs- und Übertragungseinrichtung gespeichert sind. Durch die baugruppenspezifische Speicherung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist keine Anpassung der Sensormodule im Prozessfeld erforderlich. Die applikationsspezifischen Daten können in der Prozesssteuereinheit verändert werden. Somit wird der Hardwareaufwand für die Vorrichtung niedrig gehalten und trotzdem eine standardisierte Übertragung ermöglicht.By the embodiment of the invention allows, that sensor or actuator modules are completely replaced as spare parts can be because the important information, such as manipulated variables, calibration values, linearization functions, Correction factors for Pressure and temperature are stored in the adaptation and transmission device. Through the module-specific storage in the device according to the invention no adaptation of the sensor modules in the process field is required. The application-specific data can be in the process control unit changed become. The hardware expenditure for the device is thus kept low and still enables standardized transmission.

Die Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zur Anpassung und Übertragung von aufgenommenen physikalischen Größen oder zur Anpassung von übertragenen Steuergrößen zur Beeinflussung von physikalischen Größen gelöst, bei dem eine physikalische Größe von einem Sensormodul aufgenommen und in ein analoges Messsignal umgeformt wird und sensornah digitalisiert und sensorspezifisch angepasst und zur Übertragung über unterschiedliche Schnittstellen angepasst wird bzw. bei dem eine über ein Bussystem zugeführte Steuergröße aktornah mittels gespeicherter aktorspezifischer Daten an ein Aktormodul angepasst und in einer analoge Steuergröße gewandelt wird, die einem Stellglied eines Aktormoduls zugeführt wird, das in Abhängigkeit der Steuergröße die physikalische Größe beeinflusst.The Task is also done with a process of adaptation and transfer of recorded physical quantities or to adapt transmitted ones Control variables for Influencing physical quantities solved in which a physical Size of one Sensor module recorded and converted into an analog measurement signal is digitized close to the sensor and adapted sensor-specifically and for transmission via different interfaces is adjusted or in which a control variable supplied via a bus system is close to the actuator by means of stored actuator-specific data to an actuator module adjusted and converted into an analog tax variable that one Actuator of an actuator module is supplied depending the control variable is the physical one Size affects.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung in schematische Weise dargestellt ist. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Anschluss an eine Prozesssteuereinheit.following the invention is explained in more detail using an exemplary embodiment that is shown in the drawing in a schematic manner. The only Figure shows a block diagram of a device according to the invention and their connection to a process control unit.

Dargestellt sind die Vorrichtungen 10, 30, die über ein Bussystem 18 an eine Prozesssteuereinheit 16 angeschlossen sind. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Sensormodul 12 und eine Anpassungs- und Übertragungseinrichtung 14. In der Anpassungs- und Übertragungseinrichtung 14 ist ein A/D-Umwandler 142 angeordnet. Weiter sind eine Speichervorrichtung 148 und ein Controller 144 angeordnet. Die Vorrichtung 10 ist über eine Schnittstelle 146 mit dem Bussystem 18 verbunden.The devices are shown 10 . 30 that have a bus system 18 to a process control unit 16 are connected. The device 10 includes a sensor module 12 and an adaptation and transmission device 14 , In the adaptation and transmission facility 14 is an A / D converter 142 arranged. Next are a storage device 148 and a controller 144 arranged. The device 10 is through an interface 146 with the bus system 18 connected.

Die Vorrichtung 30 umfasst ein Aktormodul 32, welches hier beispielsweise als Motor ausgeführt ist. Das Aktormodul 32 ist mit einer Anpassungs- und Übertragungseinrichtung 34 gekoppelt. Diese Anpassungs- und Übertragungseinrichtung 34 umfasst eine D/A-Umwandlung 342, des weiteren sind die gleichen Komponenten (Speichervorrichtung 348, Controller 344 und Schnittstelle 346) enthalten, wie bei der Vorrichtung 10 mit dem Sensormodul 12.The device 30 includes an actuator module 32 , which is designed here as a motor, for example. The actuator module 32 is with an adaptation and transmission facility 34 coupled. This adaptation and transmission facility 34 includes D / A conversion 342 , furthermore, the same components (storage device 348 , Controller 344 and interface 346 ) included, as with the device 10 with the sensor module 12 ,

Beide Vorrichtungen 10, 30 sind über das Bussystem 18 mit der zentralen Prozesssteuereinheit 16 verbunden. Diese Prozesssteuereinheit 16 umfasst einen Prozessor 20 und Schnittstellenkarten 24 und 22 zur Anbindung der Vorrichtungen 10, 30 an die Prozesssteuereinheit 16.Both devices 10 . 30 are on the bus system 18 with the central process control unit 16 connected. This process control unit 16 includes a processor 20 and interface cards 24 and 22 for connecting the devices 10 . 30 to the process control unit 16 ,

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtungen 10, 30 in Zusammenhang mit der Prozesssteuerung 16 beschrieben.The following is the operation of the devices 10 . 30 in connection with process control 16 described.

Das Sensormodul 12 nimmt eine physikalische Größe auf und wandelt diese in ein analoges Messsignal um. Dieses analoge Messsignal wird der A/D-Umwandlung 142 zugeführt, in der es in ein digitales Messsignal umgewandelt wird. Dieses digitale Messsignal wird im Controller 144 vorverarbeitet. Beispielsweise wird es an ein Übertragungsprotokoll zur Übertragung über die Schnittstelle 146 und das Bussystem 18 angepasst. Die Speichervorrichtung 148 enthält sensorspezifische Daten. Der Controller 144 gibt das digitale vorverarbeitete Messsignal an die Schnittstelle 146 weiter. Der Controller 144 kann auch die Umwandlungsgenauigkeit des A/D-Umwandler beeinflussen. Die sensorspezifische Daten in der Speichervorrichtung 148 können beispielsweise sensorspezifische Linearisierungsfaktoren eines Infrarotsensors, Kalibrierfunktionen und Responsefaktoren eines Flammenionisationsdetektors, Druckkorrekturfaktoren von paramagnetischen Sauerstoffsensoren, Querempfindlichkeitskorrekturfaktoren für Begleitgase, Füllgaskonzentrationen von Kalibrierküvetten oder Dekadenspannungen eines Zirkonoxidsensors umfassen. Alle Daten die sensorspezifisch sind, können in der Speichervorrichtung 148 abgespeichert werden. Somit lässt sich vor der Übertragung zur Prozessteuereinheit 16 eine Vorverarbeitung vornehmen. Weiter können in der Speichervorrichtung 148 sensorspezifische Wartungsinformationen, beispielsweise Betriebsstundenzähler, Lampenintensität, Drehgeschwindigkeiten von Filterrädern, Driften von Empfindlichkeiten und Offsetwerten abgespeichert werden.The sensor module 12 records a physical quantity and converts it into an analog measurement signal. This analog measurement signal becomes the A / D conversion 142 supplied, in which it is converted into a digital measurement signal. This digital measurement signal is in the controller 144 preprocessed. For example, it is sent to a transmission protocol for transmission over the interface 146 and the bus system 18 customized. The storage device 148 contains sensor-specific data. The controller 144 gives the digital preprocessed measurement signal to the interface 146 further. The controller 144 can also affect the conversion accuracy of the A / D converter. The sensor-specific data in the storage device 148 can include, for example, sensor-specific linearization factors of an infrared sensor, calibration functions and response factors of a flame ionization detector, pressure correction factors of paramagnetic oxygen sensors, cross-sensitivity correction factors for accompanying gases, filling gas concentrations of calibration cuvettes or decade voltages of a zirconium oxide sensor. All data that is sensor specific can be stored in the storage device 148 can be saved. This allows you to transfer to the process control unit 16 carry out preprocessing. Further can in the storage device 148 Sensor-specific maintenance information, such as operating hours counter, lamp intensity, rotational speeds of filter wheels, drifting of sensitivity and offset values can be saved.

Über die digitale Schnittstelle kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung einfach in ein bestehendes standardisiertes Bussystem eingebunden werden. Dazu müssen nur die sensorspezifischen Daten in der Anpassungs- und Übertragungseinrichtung eingestellt und gespeichert werden.About the A device according to the invention can be easily integrated into a digital interface existing standardized bus system can be integrated. To have to only the sensor-specific data set in the adaptation and transmission device and saved.

Die applikationsspezifische Funktionalität ist auf der Schnittstellenkarte 22 oder 24 in der Prozesssteuereinheit 16 realisiert. Da sich das digitalisierte vorverarbeitete Messsignal einfach über das Bussystem 18 übertragen lässt, kann in der Prozesssteuereinheit 16, wo wesentlich höhere Rechen- und Speicherleistung zur Verfügung steht, die Verarbeitung des Messsignals vorgenommen werden. Hier werden beispielsweise Messbereichsumfänge und Autorange festgelegt, Signalverarbeitungsalgorithmen abgearbeitet, Hilfsgrößen verrechnet, Querempfindlichkeitskorrekturen von mehreren digitalen Sensoren angewendet, Grenzwertüberwachungsfunktionen und Ablaufsteuerungen für automatische Kalibrierungen nach vorgegebener Betriebsstundenanzahl und die Speicherung von Werteverläufen über längere Zeiträume durchgeführt.The application-specific functionality is on the interface card 22 or 24 in the process control unit 16 realized. Because the digitized preprocessed measurement signal is simply via the bus system 18 can be transferred in the process control unit 16 , where significantly higher computing and storage capacity is available, the processing of the measurement signal can be carried out. Here, for example, the measurement range and auto range are defined, signal processing algorithms are processed, auxiliary variables are calculated, cross-sensitivity corrections are applied by several digital sensors, limit value monitoring functions and sequence controls for automatic calibrations according to the specified number of operating hours and the storage of value curves over longer periods of time.

Bei einem Aktormodul 32 wird der Vorrichtung 30 über das Bussystem 18 eine digitale Steuergröße zugeführt. Diese wird in der Anpassungs- und Übertragungseinheit 34 mittels des Controllers 344 und der Speichervorrichtung 348 an das spezifische Aktormodul angepasst. Es wird einerseits von dem D/A-Umwandler 342 in eine analoge Steuergröße umgewandelt. Andererseits werden im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise motorspezifische Kenngrößen auf die digitale Steuergröße angewendet oder der Steuergröße wird ein aktorspezifischer Offsetwert hinzugefügt.With an actuator module 32 becomes the device 30 via the bus system 18 a digital control variable is supplied. This is in the adaptation and transmission unit 34 using the controller 344 and the storage device 348 adapted to the specific actuator module. On the one hand, it is converted into an analog control variable by the D / A converter 342. On the other hand, in the exemplary embodiment shown, engine-specific parameters are applied to the digital control variable, for example, or an actuator-specific offset value is added to the control variable.

Wichtig ist hierbei wiederum dass es sensor- und aktornahe 148 und 348 gibt, auf denen ausschließlich sensor- oder aktorspezifische Daten abgelegt sind. Diese sind dort und nicht im Prozessor oder Speicher des Prozessors abgelegt.Again, it is important that it is close to the sensor and actuator 148 and 348 on which only sensor or actuator-specific data are stored. These are stored there and not in the processor or memory of the processor.

Der Prozessor 20 enthält somit eigene Speichermittel auf denen jedoch nur anwendungs- also applikationsspezifische Daten abgelegt sind. Diese betreffen nur den Betriebsmodus oder die die Auswertung als solche.The processor 20 thus contains its own storage media, on which, however, only application-specific data is stored. These only affect the operating mode or the evaluation as such.

Applikationsdaten und Sensor- bzw Aktordaten sind somit physisch voneinander getrennt.application data and sensor or actuator data are thus physically separated from one another.

1010: Vorrichtungcontraption
1212: Sensormodulsensor module
1414: Anpassungs- und Übertragungseinrichtung für Sensormodul 12 Adaptation and transmission device for sensor module 12
1616: ProzessteuereinheitProcess control unit
1818: Bussystembus system
2020: Prozessorprocessor
2222: Schnittstellenkarten für Sensormodul 12 Interface cards for sensor module 12
2424: Schnittstellenkarten für Aktormodul 32 Interface cards for actuator modules 32
3030: erfindungsgemäße Vorrichtungdevice according to the invention
3232: Aktormodulactuator module
3434: Anpassungs- und Übertragungseinrichtung für Aktormodul 32 Adaptation and transmission device for actuator module 32
142142: A/D-Umwandler für Sensormodul 12 A / D converter for sensor module 12
144144: Controller für Sensormodul 12 Controller for sensor module 12
146146: Schnittstelle für Sensormodul 12 Interface for sensor module 12
148148: Speichervorrichtung für Sensormodul 12 Storage device for sensor module 12
342342: D/A-Umwandler für Aktormodul 32 D / A converter for actuator module 32
344344: Controller für Aktormodul 32 Controller for actuator module 32
346346: Schnittstelle für Aktormodul 32 Interface for actuator module 32
348348: Speichervorrichtung für Aktormodul 32 Storage device for actuator module 32

Claims

Contraption ( 10 . 30 ) for detecting or influencing a physical variable and for communication with a central process control unit, the device containing an assembly with sensor and / or actuator and process electronics, characterized in that the sensor / actuator assembly contains sensor or actuator-related data storage means on the only the sensor- or actuator-specific data are stored, and the processor electronics contain their own data storage means, on which only the device-specific application data are stored.

Apparatus according to claim 1, characterized in that for detecting or influencing a physical variable and for communication, the sensor / actuator assembly with a central, via a bus system ( 18 ) connected process electronics ( 16 ) connected is.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that in the device ( 10 ) a recorded physical quantity from an adaptation and transmission device ( 14 ) can be digitized and via a digital interface ( 146 ) is transferable, or the device ( 30 ) a digital control variable via the interface ( 346 ) can be fed and in the adaptation and transmission device ( 34 ) to the actuator module ( 32 ) is adaptable and can be converted into an analog control variable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of a sensor module ( 12 ) in the adjustment and transfer supply device ( 14 ) at least one A / D converter ( 142 ) is arranged, to which the analog measurement signal can be fed and which digitizes the measurement signal and in which the digital measurement signal via an interface ( 146 ) the bus system ( 18 ) can be fed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of an actuator module ( 32 ) in the adaptation and transmission facility ( 34 ) a D / A converter ( 342 ) is arranged, the one via an interface ( 346 ) supplied digital control variable for conversion into the analog control variable can be fed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the adaptation and transmission device ( 14 . 34 ) a storage device ( 348 . 148 ) is arranged in which specific data of the sensor or actuator module ( 12 . 32 ) can be stored and in which a controller ( 144 . 344 ) is arranged, which in a sensor module ( 12 ) for adapting the digitized measurement signal or for an actuator module ( 32 ) to adapt the digital control variable using the specific data of the sensor / actuator module ( 12 . 32 ) from the storage device ( 348 . 148 ) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation and transmission device ( 14 . 34 ) with the digital interface ( 146 . 346 ) in the immediate vicinity of the sensor or actuator module ( 12 . 32 ) is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor or actuator module ( 12 . 32 ) with the adaptation and transmission device ( 14 . 34 ) are integrated in one housing.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor or actuator module ( 12 . 32 ) and the adaptation and transmission device ( 14 . 34 ) have a common power supply.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 10 . 30 ) several different interface devices ( 146 . 346 ) for connection to different bus systems ( 18 ) or to use different protocols and / or external operating and control devices.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that by means of the adaptation and transmission device ( 14 . 34 ) sensor / actuator module-specific adaptation of the digitized measurement signal or the digitized control variable can be achieved.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that an application-specific adaptation of the digitized measurement signal or the digitized control variable in the central process control unit ( 16 ) can be undertaken.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of a sensor module ( 12 ) the digitized measurement signal by means of the adaptation and transmission device ( 14 ) stored sensor-specific data to different interface devices ( 146 ) is customizable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the case of an actuator module ( 32 ) via an interface ( 346 ) supplied digital control variable in the adaptation and transmission device ( 34 ) can be adapted to different actuator modules by means of the stored actuator-specific data.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized that a calibration of the digitized measurement signal or the digital control variable by means of the sensor / actuator module-specific adaptation is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a linearization of the digitized measurement signal or the digital control variable by means of the sensor / actuator module-specific adaptation is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized characterized that on the digitized measurement signal or the digital tax quantity one Sensor / actuator module-specific adjustment using a correction factor is applicable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the digitized measurement signal or the digital control variable with in the memory device ( 148 . 348 ) stored comparison values are comparable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the adaptation and transmission device ( 14 . 34 ) records maintenance-relevant data from the sensor / actuator module (12, 32), stores it and sends it to the process control unit ( 16 ) transmits.

Method for operating an analysis system, in which the individual specific sensor or actuator data are stored in a memory near the actuator / actuator and in a processor-related hen memory or on a processor card, the application and function data of the overall system are stored in such a way that sensor / actuator data are physically stored separately from the application data of the system.

The method of claim 20, wherein a physical quantity from a sensor module ( 12 ) is recorded and converted into an analog measurement signal and digitized close to the sensor and adapted to the specific sensor and adapted for transmission via different interfaces or one using a bus system ( 18 ) Control variable supplied to an actuator module using stored actuator-specific data ( 32 ) is adapted and converted into an analog control variable, which is assigned to an actuator of an actuator module ( 32 ) is supplied, which influences the physical variable as a function of the control variable.