DE4226082A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Sensoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Überwachen von Sensoren, die für einen zu beobachtenden Prozeß analoge elektrische Signale abgeben.

Aufgrund fehlerhafter Leitungen oder defekter Senso­ ren besteht die Gefahr, daß bei der Beobachtung von physikalischen Prozessen, von denen Sensorenwerte geliefert werden, diese nicht mehr den tatsächlichen Verhältnissen im zu beobachtenden System entsprechen. Der Zweck der Beobachtung mißlingt dann unbemerkt wegen der nicht selten auftretenden und äußerst ge­ fährlichen Fehler im die Meßwerte liefernden System. Mit den bislang zur Anwendung kommenden Methoden, bei denen man obere und untere Schranken als Plausibili­ tätsgrenzen für das Funktionieren der Sensoren fest­ legt, können nur die am häufigsten auftretenden Fehler erfaßt werden. Jedoch bleiben die kritischen Si­ tuationen, in denen die Sensoren reguläre Meßwerte nur vortäuschen, unentdeckt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Verfah­ ren und einer Vorrichtung der eingangs genannten Art fehlerhaft arbeitende Sensoren zu erkennen.

Diese Aufgabe wird beim Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß systembedingte Schwankungen des Sensorsignals analysiert werden und mit plausiblen Schwankungen, die von den Eigenschaften des zu beob­ achtenden physikalischen Prozesses abhängig sind, verglichen werden.

Bei der Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsge­ mäß dadurch gelöst, daß mit dem jeweils zu überwa­ chenden Sensor ein Detektor verbunden ist, der die Schwankung des vom Sensor gelieferten Analogsignales erfaßt, und daß der Detektor mit einer Vergleichsein­ richtung verbunden ist, welche die Größe der ermit­ telten Schwankung mit einer von dem zu überwachenden Prozeß abhängigen plausiblen Größe der Schwankung vergleicht. Bevorzugt erfolgt eine Analyse von Ampli­ tuden- und/oder Frequenzschwankungen.

Auf diese Weise ist es möglich, die Sensoren und Lei­ tungsverbindungen im zu beobachtenden System auf si­ cherheitstechnische Mängel hin automatisch zu über­ prüfen. Dies kann durch einen Selbsttest geschehen, bei dem im zu beobachtenden physikalischen Prozeß bekannte Größen eingestellt werden und überwacht wird, ob die Analogsignale innerhalb der zu erwarten­ den Schwankung bzw. plausiblen Schwankung liegen.

Beispielsweise bei Tachogeneratoren ergibt sich die an sich unerwünschte Eigenart einer gewissen periodi­ schen Amplitudenschwankung der sonst drehzahlpropor­ tionalen vom Tachogenerator gelieferten Spannung. Fehlt diese Eigenschaft, läßt dies auf einen Defekt am Sensor bzw. Tachogenerator schließen.

Bei den zu überwachenden Sensoren handelt es sich in aller Regel um solche, die analoge Meßwertsignale liefern, die dann in einer Steuer- oder Regeleinrich­ tung oder auch für die Anzeige der zu messenden phy­ sikalischen Werte im zu beobachtenden System bzw. Prozeß dienen.

Anhand der beigefügten Figur wird an einem Ausfüh­ rungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert.

In der Figur ist mit der Bezugsziffer 1 ein zu beob­ achtendes System dargestellt. In diesem System können von einem Sensor 2 physikalische Größen, beispiels­ weise Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und dergl. überwacht werden, wobei der Sensor 2 ein von der ge­ messenen physikalischen Größe abhängiges analoges Signal liefert. Dieses Signal kann über eine Auswer­ teschaltung 4 zu einer Anzeigeeinrichtung 5 weiterge­ leitet werden. Ferner kann das ausgewertete Analog­ signal einer Reglereinrichtung oder einer Steuerein­ richtung für das zu beobachtende System 1 zugeleitet werden.

Um die Funktionsfähigkeit des Sensors 2 zu überprü­ fen, ist der Ausgang des Sensors 2 ferner an einen Detektor 3 angeschlossen. Dieser Detektor 3 ermittelt eine Schwankung des Sensorausgangssignals. Beispiels­ weise wird eine Amplitudenschwankung oder eine Fre­ quenzschwankung durch den Detektor 3 erfaßt. Der De­ tektor 3 ist an einen Vergleicher 6 angeschlossen. An den Vergleicher 6 ist ferner ein Vergleichsgrößenge­ ber 7 angeschlossen. Der Vergleichsgrößengeber 7 lie­ fert einen Wert bzw. eine Größe (plausible Größe) für eine Schwankung, die typisch ist für vom Sensor 2 richtig erfaßte Meßgrößen des zu beobachtenden Sy­ stems 1. D.h. die vom Vergleichsgrößengeber 7 gelie­ ferte Größe (plausible Größe) einer Schwankung ist eine Eigenschaft (Charakteristikum), das dem aus zu beobachtenden System 1 und Sensor 2 bestehenden System anhaftet. Normalerweise sind diese Eigenschaf­ ten unerwünscht, jedoch werden sie bei der Erfindung ausgenützt, um eine Diagnose für die Funktionalität des Sensors zu erreichen. Wird dieses charakteristi­ sche Kriterium in Form der plausiblen Größe der Schwankung des abgegebenen Sensorsignals nicht ein­ gehalten, ist dies ein Anzeigen für einen Defekt im Meßsystem. Der Betrieb einer beispielsweise an den Sensor angeschlossenen Anlage kann dann rechtzeitig gestoppt werden. Hierzu kann der Vergleicher 6 eine nicht näher dargestellte Stop- oder Alarmeinrichtung ansteuern. Anstelle des dargestellten Hardware-Aus­ führungsbeispiels kann auch eine Software-Lösung für die Funktionalitätsdiagnose zum Einsatz kommen.

Claims (3)

1. Verfahren zur Überwachung von Sensoren, die für einen zu beobachtenden Prozeß analoge elektrische Signale abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß systembedingte Schwankungen des Sensorsignals analysiert werden und mit plausiblen Schwankungen, die vom zu beobachtenden Prozeß abhängig sind, ver­ glichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalschwankungen nach Amplitude und/oder Frequenz analysiert werden.

3. Vorrichtung zur Überwachung von Analogsignale lie­ fernden Sensoren in einem zu beobachtenden Prozeß, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem jeweils zu über­ wachenden Sensor ein Detektor verbunden ist, der die Schwankung des vom Sensor gelieferten Signals erfaßt, und daß der Detektor mit einer Vergleichseinrichtung verbunden ist, welche die Größe der ermittelten Schwankung mit einer von dem zu überwachenden Prozeß abhängigen plausiblen Größe der Signalschwankung ver­ gleicht.