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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Anlage mit mehreren
Komponenten in unterschiedlichen Gruppen, die miteinander in Verbindung
stehen, bei dem Komponenten graphisch in einem Anlagenschema auf
einer Anzeigenvorrichtung mit einer ersten Anzeigefläche und
einer zweiten Anzeigefläche
angezeigt werden.
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In
VDI/VDE 3699 Blatt 3, "Prozeßführung mit Bildschirmen,
Fließbilder" sind Regeln und
Empfehlungen enthalten zur Darstellung von verfahrens- und leittechnischen
Fließbildern
auf Bildschirmen zur Prozeßführung. Außerdem können mit
den Fließbildern
auf Bildschirmen Eingriffe in den Prozeß vorgenommen werden. Je nach
Detaillierungsgrad eines dargestellten Fließbildes wird zwischen verschiedenen
Hierarchieebenen unterschieden. Bei großen Anlagen mit komplexen Steuerungen
oder Regelungen wird zur übersichtlichen
Präsentation
der Informationen eine stärkere
Ausprägung
der Hierarchieebenen erforderlich.
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Viele
heute verwendete Fabrikationsanlagen weisen eine Vielzahl von Komponenten
auf, die auf die eine oder andere Weise miteinander in Verbindung
stehen und die sich gegebenenfalls gegenseitig beeinflussen können. Die Überprüfung einer
derartigen Anlage, d.h. die Überwachung
und Fehlersuche, kann unter Umständen
relativ aufwendig sein.
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Es
ist hierbei bekannt, das Anlagenschema auf einer Anzeigefläche darzustellen,
beispielsweise einem Bildschirm, wobei an jeder Anlagenkomponente
bestimmte Parameter angezeigt werden, von denen man sich einen gewissen
Wert bei der Diagnose der Anlage verspricht. Derartige Parameter
können
beispielsweise Temperaturen, Öldruck,
Versorgungsspannung, Schließstellung
oder ähnliches sein.
Je komplexer die Anlagen werden, desto schwieriger wird es, die Übersicht
zu behalten. Die Auswahl von Ausschnitten, die dann auf dem Bildschirm
oder einer anderen Anzeigefläche
dargestellt werden, hat oft den Nachteil, daß die gegenseitige Abhängigkeit
von Komponenten nicht mehr beobachtet werden kann.
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In "Bedien- und Beobachtungssystem" aus "Software@Siemens", Ausgabe 1, September
1997, Seiten 39–42
ist ein System zur Bedienung und Beobachtung von Anlagen beschrieben,
bei dem fertige Applikationsbausteine in ein Anlagenbild eingebaut werden
können, über die
beispielsweise auch ein Informationsaustausch via Internet möglich ist.
Außerdem
bietet das System neben dem Zugriff auf eine Funktionsbibliothek
auch über
Programmierschnittstellen die Möglichkeiten,
die Systemfunktionen anwenderspezifisch zu gestalten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Diagnosemöglichkeiten
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß PA 1 gelöst. Ein Bediener stellt das
Anlagenschema durch Auswahl lediglich der interessierenden Komponenten,
die zu unterschiedlichen Gruppen gehören, aus einem in der ersten
Anzeigefläche dargestellten
Symbolvorrat auf der zweiten Anzeigefläche selbst zusammen.
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Damit
wird es auf relativ einfache Weise möglich, den Überblick zu behalten und sich
trotzdem alle interessierenden Komponenten mit ihren jeweils relevanten
Parametern anzeigen zu lassen. Alle Komponenten, die man im Augenblick
nicht unmittelbar untersuchen möchte,
kann man weglassen. Dementsprechend ist es möglich, auch auf einer relativ
kleinen Anzeigefläche
die gewünschte
Zuordnung aufzubauen und sich anzeigen zu lassen. Die Anzeige ist
sozusagen "maßgeschneidert". Da die einzelnen
Komponenten in einer ersten Anzeigefläche als Symbolvorrat dargestellt
werden, aus dem sie auswählbar
sind, werden also nach wie vor eine Vielzahl von Komponenten bereitgehalten.
Der hierzu verwendete Vorrat hat aber im Grunde nur die Form einer
Liste, aus der die jeweils interessierenden Komponenten ausgewählt werden
können.
Zur Vereinfachung sind die Komponenten als Symbole dargestellt,
die auch als "Icons" bezeichnet werden.
Ein derartiges Symbol kann natürlich
auch Klartext enthalten oder durch Klartext gebildet sein. Die Auswahl erfolgt
zweckmäßigerweise über einen
berührungsempfindlichen
Bildschirm, eine sogenannte "Touch Screen". Der Benutzer muß lediglich
das gewünschte Symbol
antippen oder mit einem Zeiger, beispielsweise einer Maus, anklicken,
um es auszuwählen.
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Es
ist von Vorteil, wenn ein Symbolvorrat durch einen Benutzer zusammengestellt
wird, indem er Codes aus den jeweiligen Komponenten oder in deren
Nähe einliest.
Der Benutzer kann hierbei direkt an die interessierenden Komponenten
gehen und liest diese mittels eines Codes ein. Er navigiert sozusagen
mit den Füßen. Der
Vorteil liegt darin, daß der Benutzer
keinen genauen Plan der Anlage benötigt. Er ist vielmehr physisch
bei den interessierenden Komponenten anwesend.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
ausgewählten Komponenten
auf einer zweiten Anzeigefläche
in räumlicher
und/oder funktionaler Zuordnung dargestellt werden. Diese Zuordnung
erfolgt automatisch aufgrund gespeicherter Daten. Man kann dann
auf einfache Art und Weise kontrollieren, wie sich eine Komponente
verhält,
wenn sich eine andere Komponente, die in räumlicher und/oder funktionaler
Nachbarschaft angeordnet ist, ändert.
Auf diese Weise lassen sich viele Störungen erkennen und gegebenenfalls
auch beseitigen.
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Vorzugsweise
werden die erste und die zweite Anzeigefläche als Fenster in einer Anzeigevorrichtung
dargestellt. Dies vereinfacht die Konfiguration. Beispielsweise
können
die Komponenten in einem ersten Fenster, das als Streifen am Rande
der Anzeigevorrichtung angeordnet ist, aufgelistet werden. Durch
Antippen oder An klicken überträgt man dann die
jeweilige Komponente in das zweite Fenster. Bei dieser Konfiguration
kann man sofort sehen, ob man die richtige Komponente ausgewählt hat.
Die Komponenten werden nämlich
auf der zweiten Anzeigefläche
mit ihren jeweiligen Anschlüssen
und zumindest schematisch mit ihrer jeweiligen räumlichen Zuordnung so dargestellt,
wie sie in der realen Anlage angeordnet sind.
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Bevorzugterweise
kann man einzelne Komponenten über
eine Auswahl in der zweiten Anzeigefläche in Funktion setzen. Damit
kann man gezielt überprüfen, ob
eine Komponente eine andere Komponente beeinflußt. Wenn man einen derartigen
Verdacht hat, dann konfiguriert man die Anzeige so, daß diese
beiden Komponenten (und gegebenenfalls weitere interessierende Komponenten)
auf der Anzeigefläche
erscheinen. Wenn man die eine Komponente in Betrieb setzt, beispielsweise
einen Kompressor startet, dann kann man anhand der relevanten Daten
einer anderen Komponente erkennen, ob sich hier gewisse Unregelmäßigkeiten
ergeben.
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Vorzugsweise
stellt man für
einzelne Komponenten in einer dritten Anzeigefläche Zeitverläufe vorbestimmter
Parameter von ausgewählten
Komponenten dar. Damit geht man von einer rein statischen Betrachtungsweise,
bei der immer nur Momentaufnahmen angezeigt werden, über zu einer
Zeitverlaufs-Betrachtung, bei der beispielsweise in Form eines Graphen
der zeitliche Verlauf eines Parameters dargestellt werden kann.
Hier kann man dann Unregelmäßigkeiten
oder Anomalien besser erkennen.
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Vorzugsweise
werden Identifikationsinformationen über Codes bereitgehalten, die
den einzelnen Komponenten räumlich
zugeordnet sind, und Konfigurationsinformatio nen werden über einzelne
Komponenten von der jeweiligen Komponente selbst oder über eine
Zentraleinheit in eine Verarbeitungseinrichtung eingelesen. Erfindungsgemäß wird zwischen Identifikationsinformation
("Ich bin Lüfter Nr.
3 und stehe in Halle 7")
und Konfirgurationsinformation (Status, Parameterwerte etc.) unterschieden.
Die Identifikationsinformation ist der Komponente auch räumlich zugeordnet,
d.h. der entsprechende Code befindet sich an der Komponente oder
jedenfalls in deren Nähe.
Konfigurationsinformationen, d.h. Informationen über Status, Parameterwerte
etc. werden hingegen von der Komponente selbst oder über eine Zentraleinheit
geliefert. Die Verarbeitungseinrichtung trägt die Anzeigefläche. Es
kann sich beispielsweise um einen tragbaren Computer, einen Laptop
oder um einen PDA (Personal digital Assistent, erhältlich unter
der Bezeichnung "Newton" von der Firma Apple) handeln.
Die gewünschten
Codes können
auf vielfältige
Weise an den einzelnen Komponenten bereitgehalten werden. Beispielsweise
kann jede Komponente einen Speicher aufweisen, der die gewünschten Informationen
enthält,
die dann vom Speicher der Komponente in den Speicher der Verarbeitungseinrichtung übertragen
werden. Die Codes können
auch über
einen Strichcode oder über
einen Klartextcode, der maschinenlesbar ist, bereitgehalten werden.
Die Verarbeitungseinrichtung müßte dann
eine entsprechende Leseeinrichtung, beispielsweise einen Lichtgriffel
oder "Lightpen" aufweisen. Zur Übertragung der
Konfigurationsinformation kann man auch Möglichkeiten vorsehen, die Verarbeitungseinrichtung
mit einem Bus zu verbinden, der mit einer Zentraleinheit gekoppelt
ist, Hier kann dann die Zentraleinheit entweder die entsprechenden
Informationen von den Komponenten abrufen, oder sie kann bereits
die Komponenten-Informationen gespeichert haben, um sie dann an
die Verarbeitungseinrichtung zu übertragen.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
einer Fabrikanlage mit einzelnen Komponenten,
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2 eine Anzeigevorrichtung
mit zwei Fenstern und
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3 die Anzeigevorrichtung
mit einer anderen Fensteraufteilung.
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1 zeigt eine schematische
Darstellung einer Fabrikanlage 1 mit einer zentralen Steuerung 2, die über einen
Kommunikationsbus 3, 4 zwei unterschiedliche Stränge A, B
der Fabrikanlage 1 steuert. Es handelt sich zum einen um
ein Ventilations- und Kühlsystem 5 und
zum anderen um eine Produktionslinie 6. Zwischen der zentralen
Steuerung 2 und den einzelnen Linien sind noch speicherprogrammierbare
Steuerungen 7, 8 angeordnet, die dezentrale Verwaltungsaufgaben übernehmen
können.
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Das
Ventilations- und Kühlsystem 5 weist
im vorliegenden Fall einen Kondensatorlüfter 10, einen Verdampferlüfter 11,
ein Expansionsventil 12 und einen Temperatursensor 13 auf.
Zur leichteren Erläuterung
wird diese Komponentengruppe auch als Gruppe A bezeichnet.
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Die
andere Seite, die über
den Kommunikationsbus 4 gesteuert wird, wird als Gruppe
B bezeichnet und weist einen Frequenzumrichter 15, ein
Motorventil 16, einen Elektromotor 17, einen Durchflußmesser 18,
einen Temperatursensor 19 und einen Drucksensor 14 auf.
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Zur
Diagnose der Anlage 1 wird eine Verarbeitungseinrichtung 20 verwendet,
die eine Anzeigevorrichtung 21 aufweist. Bei der Verarbeitungseinrichtung 20 kann
es sich um einen tragbaren Computer, beispielsweise einen Laptop,
handeln, bei dem die Anzeigevorrichtung 21 durch den Bildschirm
gebildet wird. Es kann sich aber auch um eine PDA-Einheit handeln
(Personal Digital Assistent), die beispielsweise unter der Bezeichnung "Newton" von der Firma Apple
vertrieben wird. Hier wird die Anzeigeeinrichtung 21 ebenfalls
durch ein Display gebildet, das eine graphische Benutzeroberfläche darstellt.
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Die
Verarbeitungseinrichtung 20 kann mit einem Kommunikationspunkt 22 am
Kommunikationsbus 4 verbunden werden, und zwar mit Hilfe
eines Kabels 23. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Verarbeitungseinrichtung 20 über ein
Kabel 24 mit einem Kommunikationspunkt 25 am Motorventil 16 angeschlossen
werden. Für
die Datenübertragung
zwischen den Kommunikationspunkten 22, 25 und
der Verarbeitungseinrichtung 20 können herkömmliche und bekannte serielle
Protokolle verwendet werden, wie RS232C, LONWorks-Bus, Profibus
oder andere Standards.
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Schematisch
ist dargestellt, daß die
Kommunikation mit Komponenten oder den Kommunikationsbussen 3, 4 auch
anders ablaufen kann, beispielsweise über eine Antenne, mit Hilfe
von Funksignalen 26 oder mit Hilfe einer Infrarotübertragung 27.
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2 zeigt nun die Anzeige 21.
Die Anzeige 21 ist aufgeteilt in mehrere Fenster 31, 32, 33.
Das erste Fenster 31 bildet hierbei eine erste Anzeigefläche, in
der übereinander
mehrere Symbole oder "Icons" dargestellt sind.
Aus Gründen
der Übersicht ist
lediglich das Symbol 16' des
Motorventils, das Symbol 18' des
Durchflußmeßgeräts und das
Symbol 10' des
Kondensatorlüfters
dargestellt. Auf den darunter angeordneten Plätzen können nach Bedarf die Symbole
der übrigen
Komponenten 9–19 angeordnet
werden.
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Sobald
ein Symbol 16', 18', 10' in dem Fenster 31 erscheint,
ist gewährleistet,
daß in
der Verarbeitungseinrichtung 20 die Informationen über die entsprechende
Komponente in der Anlage 1 zur Verfügung steht. Derartige Informationen
betreffen beispielsweise die Anschlußverbindungen, d.h. die Informationen
darüber,
mit welcher anderen Komponente die entsprechende Komponente verbunden
ist und gegebenenfalls auch auf welche Weise. Sie beinhalten sozusagen
Informationen über
die örtliche Regelschleife.
Ferner beinhaltet die Information die anzeigbaren und gegebenenfalls
einstellbaren Parameter, beispielsweise die Temperatur, den Anteil
am maximalen Durchfluß,
etc.
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Schließlich ist
auch die räumliche
Zuordnung der Komponenten zueinander mitgespeichert.
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Die
Informationen können
entweder von der Zentraleinheit 2 über den Kommunikationsbus 3, 4 abgerufen
werden. Sie können
aber auch direkt an den einzelnen Komponenten vorhanden sein. Zur Identifikation
der interessierenden Komponenten ist beispielsweise am Kondensatorlüfter 10 ein
Strichcode 28 eingezeichnet, der mit Hilfe eines Lesestiftes 29 in
die Verarbeitungseinrichtung 20 eingelesen werden kann.
Es ist genauso gut denkbar, daß ein Code
in maschinenlesbarem Klartext auf der Außenseite einer Komponente angeordnet
ist oder sich auf einem Magnetstreifen findet oder in einem Halbleiterspeicher
oder auf andere Weise vorrätig
gehalten wird.
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Wenn
nun der Bediener die Zuordnung und die gegenseitige Beeinflussung
von einzelnen Komponenten untersuchen möchte, dann liest er die entsprechenden
Identifikationsinformationen (Codes) zunächst in die Verarbeitungseinrichtung 20 ein.
Gegebenenfalls ist diese Information aber auch aus früheren Diagnosevorgängen in
der Verarbeitungseinrichtung 20 vorhanden, die zu diesem
Zweck einen nicht flüchtigen
Speicher aufweisen kann.
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Die
Anzeigeeinrichtung 21 ist als berührungsempfindlicher Bildschirm
ausgebildet, der auch als "Touch
Screen" bezeichnet
wird. Wenn der Bediener eine Diagnose durchführen möchte, dann wählt er in
dem Fenster 31 die interessierenden Komponenten aus, beispielsweise
dadurch, daß er
sie auf dem Bildschirm antippt. Er wählt hierbei nur die Komponenten
aus, die für
ihn von Interesse sind, das heißt,
er braucht nicht das gesamte komplizierte Anlagendiagramm zu untersuchen.
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Im
Fenster 32 ergibt sich nun die Darstellung der interessierenden
Komponenten, bei denen die Bezugszeichen aus 1 verwendet werden, ergänzt um ein".
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Nachdem
der Bediener sich sein "persönliches" oder "maßgeschneidertes" Diagramm geschaffen
hat, schließt
er sich, falls noch nicht geschehen, an die Kommunikationspunkte 22 oder 25 an
und startet die Diagnose, beispielsweise dadurch, daß er eine
Taste "On-Line" (nicht gezeigt)
an der Verarbeitungseinrichtung 20 drückt.
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Die
Verarbeitungseinrichtung 20 erhält nun Konfigurationsinformationen
(Status- und Parameterwerte) von den ausgewählten Komponenten, die dann
in der unmittelbaren Nähe
der Komponenten im Fenster 32 angezeigt werden. Der Bediener
erhält nun
ein einfaches Prozeßdiagramm,
das aber lediglich die ihn interessierenden Komponenten und die dazugehörenden Parameter
enthält.
Dies soll am nachfolgenden Beispiel näher erläutert werden.
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Der
Bedienter hat periodische Ausfälle
auf dem Durchflußmeßgerät 18 in
der Gruppe B beobachtet. Das Durchflußmeßgerät 18 ist physisch (räumlich)
in der Anlage in der Nähe
des Motors des Kondensatorlüfters 10 angeordnet,
der allerdings zur Gruppe A gehört.
Der Bediener hat nun den Verdacht, daß das periodische Ein- und
Ausschalten des Motors des Kondensatorlüfters die Ausfälle am Durchflußmesser
verursacht, möglicherweise
durch eine elektromagnetische Kopplung. Obwohl die beiden Komponenten 10, 18 zu
ganz unterschiedlichen Kommunikationsbussen 3, 4 und
zu unterschiedlichen Gruppen A, B gehören, ganz unterschiedliche Gerätetypen
sind und verschiedene Aufgaben erfüllen, kann er sie auf die geschilderte
Art und Weise in dem in 2 dargestellten
Anlagendiagramm unterbringen und die entsprechenden Status- und
Parameterwerte ablesen.
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Im
Fenster 31 liegen die graphischen Symbole der vom Benutzer
ausgewählten
Anlagenkomponenten, die der Bediener einfach antippen kann. Wenn
er die Komponente 18' auswählt, dann
wird diese Komponente 18'' im Fenster 32 dargestellt.
Gegebenenfalls kann es erforderlich sein, daß man zusätzlich noch eine Taste "Überführen" drückt,
was allerdings nicht dargestellt ist. Es ist erkennbar, daß aber nicht
nur das entsprechende Symbol 18'' des Durchflußmessers
im Diagramm im Fenster 32 dargestellt wird, sondern auch
die dazugehörigen Grunddaten
dieser Komponente 18, d.h. Informationen über seine
Position in der Gruppe B und Informationen darüber, welche Werte angezeigt
werden können.
Da es sich im vorliegenden Fall um einen Durchflußmesser
handelt, wird der Durchfluß in
Prozent des Maximaldurchflusses angegeben. Der Bediener wählt auch
noch das Motorventil 16 über das Symbol 16' aus, das dann
als Symbol 16'' ebenfalls im
Fenster 32 angezeigt wird. Gleichzeitig bilden sich im Fenster 32 die
entsprechenden Verbindungen aus, nämlich Leitungen 34 und
ein Summationspunkt 35. Es ist also ersichtlich, daß nicht
nur ein graphisches Symbol angezeigt wird, sondern auch die Verknüpfungen
der entsprechenden Leitungen des Motorventils und des Durchflußmessers
im Prozeßverlauf.
Es ist aber ebenfalls erkennbar, daß nur die entsprechenden Komponenten
angezeigt werden.
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Der
Bediener überträgt nun noch
den Motor 10 durch Antippen des Symbols 10' in das Fenster 32,
wo er als Symbol 10'' dargestellt
wird. Gleichzeitig wird hier eine Linie dargestellt um anzuzeigen, daß sich dieses
Symbol 10'' zur Gruppe
A zählen läßt.
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Schließlich werden
noch einige Temperaturdaten 36 angezeigt.
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Um
seine Störungshypothese
zu bestätigen oder
zu entkräften,
kann der Bediener jetzt Startsignale von der Verarbeitungseinrichtung 21 zum
Motor 10 abgeben und gleichzeitig die zum Durchflußmesser
gehörenden
Parameterwerte ablesen um zu sehen, ob ein Zusammenhang zwischen
dem Startzeitpunkt des Motors und dem Ausfall des Durchflußmessers 18 besteht.
Im Fenster 32 ist der Durchflußmesser 18'' mit einem Rahmen angezeigt. Das
bedeutet, daß Daten,
die in einem Datenfenster 33 angezeigt werden, Status-
und Parameterwerte dieses Durchflußmessers 18'' sind. Beim nochmaligen Anwählen des
Durchflußmessers 18 erschient
eine neue Anzeige ( 3),
die eine Kurve zeigt, die den Durchfluß über der Zeit angibt. Gegebenenfalls
kann man hier auch noch den Startzeitpunkt des Motors 10 anzeigen
lassen. Der Motor 10 kann beispielsweise dadurch in Betrieb
genommen werden, daß das
Symbol 10'' auf dem Fenster 32 angetippt
wird.