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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bedienung eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik, das zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Messgröße dient sowie ein Feldgerät zur Durchführung des Verfahrens.
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Feldgeräte werden häufig in der Automatisierungstechnik eingesetzt, um eine Prozessvariable wie z. B. Durchfluss, Füllstand, Druck und Temperatur oder eine andersartige physikalische und/oder chemische Prozessgröße in einem Prozessablauf zu ermitteln. Zu diesem Zweck muss das Feldgerät bedient werden, um die Messungen auszulösen und gleichzeitig die Messwerte zu visualisieren. Auch für Wartungsarbeiten sind spezielle Bedienvorgänge notwendig.
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Aus der
DE 10 2006 044 724 A1 ist eine Vorrichtung zum Bedienen eines Feldgerätes bekannt, bei welcher an einem Feldgerät nahe der Ein- und Ausgabeeinheit vier Näherungssensoren an den Ecken einer Siebensegmentanzeige angeordnet sind. Mittels dieser Näherungssensoren ist eine interaktive Bedienerführung durch die Bewegung eines Objektes in der Nähe der Näherungssensoren auswählbar und/oder veränderbar. Die Siebensegmentanzeige und die Näherungssensoren sind dabei mit einer Recheneinheit verbunden, welche die entsprechenden Signale auswertet und eine gewünschte Anzeige auf der Siebensegmentanzeige wiedergibt. Da die Näherungssensoren nur die Annäherung eines Objekts detektieren, sind die daraus gezogenen Schlussfolgerungen nicht immer eindeutig und können somit zu einer Fehlbedienung des Feldgerätes führen.
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In der
DE 10 2004 055 318 A1 ist ein multifunktionales Feldgerät offenbart, das mit einem Feldbus verbindbar ist und zusätzlich eine digitale Bilderfassungseinheit aufweist, die zur Auswertung optischer Umgebungsinformationen dient. Als optische Umgebungsinformationen werden dabei u. a. Bedieninformationen gewertet, beispielsweise ein Handzeichen des Bedienpersonals. Mittels nur einer einzigen Bilderfassungseinrichtung ist es aber schwierig, das gesamte Umfeld des Feldgerätes zu detektieren und somit dem Feldgerät eindeutig auswertbare Signale zuzuführen.
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Die
DE 35 86 204 T2 offenbart einen Apparat zur Eingabe und Behandlung von Computerdaten. Dabei werden virtuelle Gegenstände, die von einem Computer gebildet sind, entsprechend den Gesten und den Lagen der Hand einer Bedienperson gehandhabt. Eine Gesten-Erkennungseinrichtung ist dabei mit der Hand gekoppelt, um die gestenspezifizierenden Bewegungen der Hand zu ermitteln. Eine die Position der Hand erkennende Einrichtung ist ebenfalls mit der Hand gekoppelt, um die positionsspezifizierende Bewegung der Hand zu ermitteln. Allerdings ist diese Einrichtung nur für virtuelle, vom Computer selbst erzeugte Gegenstände anwendbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bedienung eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik anzugeben, bei welchem eine zuverlässige Eingabe von Bedieninformationen in das Feldgerät gewährleistet wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bedienung durch mindestens eine benutzerdefinierte Geste erfolgt, wobei wenigstens eine definierte Funktion des Feldgerätes durch die benutzerdefinierte Geste aufgerufen wird. Dadurch, dass die Geste benutzerdefiniert ist, kann jeder Bediener eines Feldgerätes seine eigenen Gesten, mit welchen er das Feldgerät bedienen will, dem Feldgerät bekannt machen. Eine Vorprogrammierung des Feldgerätes für vorgegebene Bedienereinstellungen kann dabei unterbleiben. Dadurch wird der Herstellungsprozess des Feldgerätes vereinfacht.
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Vorteilhafterweise stellt die benutzerdefinierte Geste eine simulierte Geste dar. Da kein tatsächlicher Eingriff in das Feldgerät vorgenommen wird, wird dieses somit bei der Bedienung nicht geöffnet. Es entfällt das Lösen von mechanischen Verbindungen, um in das Feldgerät hinein schauen zu können. Beispielsweise wird als benutzerdefinierte Geste das Drehen an einem Gehäuse simuliert, wobei das Gehäuse nicht tatsächlich geöffnet wird, sondern diese Handhabung die Funktion aktiviert, dass dem Bediener eine Übersicht über das Gehäuseinnere auf einem Display dargestellt wird. Somit müssen blockierende Verschraubungen nicht überwunden werden, um eine Übersicht darüber zu erhalten, was sich im Inneren des Gehäuses befindet.
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In einer Weiterbildung wird die mindestens eine benutzerdefinierte Geste von dem Feldgerät erlernt. Nach Einbau des Feldgerätes vor Ort wird der Bediener seine eigenen benutzerdefinierten Gesten definieren und diese in einem Eingabemodus, welcher durch einen Mikroprozessor des Feldgerätes gesteuert wird, dem Mikroprozessor und somit dem Feldgerät bekannt machen. Der Bediener hat somit die Möglichkeit, bei den verschiedensten Feldgeräten immer seine eigenen benutzerdefinierten Gesten zur Bedienung des Feldgerätes anzuwenden, um die von ihm gewünschte, entsprechende Funktion aufzurufen. Somit kann derselbe Bedienmodus für verschiedene Feldgeräte angewandt werden.
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In einer Variante wird eine benutzerdefinierte Geste als Zugriffsberechtigung für das Feldgerät genutzt. Dadurch wird unterbunden, dass jede beliebige Person das Feldgerät bedienen kann. Nur der Nutzer, welcher die Zugriffsberechtigung in Form der benutzerdefinierten Geste kennt, kann die Bedienfunktionen wahrnehmen, da nach Eingabe der Zugriffsberechtigung diese mit einer abgespeicherten Zugriffsberechtigung verglichen wird und nur bei Übereinstimmung dieser beiden Zugriffsberechtigungen die Bedienung des Feldgerätes freigegeben wird.
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In einer Variante kann bei Vorhandensein von mehreren Nutzern des Feldgerätes jeder Nutzer seine persönliche benutzerdefinierte Geste als Zugriffsberechtigung in dem Feldgerät hinterlegen. Somit wird sichergestellt, dass ein begrenzter Personenkreis Zugriff zur Bedienung und Wartung des Feldgerätes hat, das Feldgerät ansonsten aber vor einem unbefugten Zugriff geschützt ist.
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In einer speziellen Ausführungsform wird als benutzerdefinierte Geste eine Fingerzeig-Geste angewandt. Diese Fingerzeig-Geste kann vielfältig eingesetzt werden, da der Finger in Richtung, Höhe und Schräge variiert werden kann. Bei einer solchen Vorgehensweise entfallen sonst übliche Bedienelemente, wie Tasten, Drehknöpfe, Touch-Panels, Touch-Displays, um Bediener-Operationen ausführen zu können. Insbesondere die Verwendung von Touch-Displays bzw. Touch-Panels, wird durch die vorgeschlagene Lösung verbessert, da eine Verunreinigung des Displays durch die Gesten unterbleibt und das Display aus diesem Grunde immer gut ablesbar ist.
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Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Feldgerät, das zum Erfassen und/oder Beeinflussen einer Messgröße dient und welches zur Erfassung einer Bewegung in der Nähe mindestens einen Näherungssensor aufweist, der mit einem Mikroprozessor des Feldgerätes verbunden ist. Bei einem Feldgerät, welches eine einfache, aber trotzdem zuverlässige Bedienung des Feldgerätes erlaubt, ist mit dem Mikroprozessor mindestens eine, fest an dem Feldgerät angeordnete Gestenerkennungseinheit verbunden. Diese Gestenerkennungseinheit hat den Vorteil, dass sie sowohl statische und/oder dynamische Gestenabläufe registrieren kann und diese auswertet. Mittels dieser Gestenerkennungseinheit wird der augenblicklich ablaufende Vorgang analysiert und direkt vom Mikroprozessor ausgewertet. Dadurch wird eine schnelle Verarbeitung der Signale gewährleistet, so dass die gewünschte Funktion unmittelbar nach Eingabe der benutzerdefinierten Geste vom Mikroprozessor bereitgestellt werden kann.
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Vorteilhafterweise ist die Gestenerkennungseinheit als Bild- und/oder Videoaufnahmeeinheit ausgebildet. Eine solche Bild- bzw. Videoaufnahmeeinheit ist einfach an dem Feldgerät zu installieren und deckt insbesondere bei der Verwendung von mehreren Bild- und Videoaufnahmeeinheiten an dem Feldgerät den gesamten Raum um das Feldgerät ab, so dass jede Art von Geste, egal in welchem Bereich am Feldgerät diese ausgeführt wird, durch die Bild- bzw. Videoaufnahmeeinheit detektiert werden kann. In dem Mikroprozessor sind zur Bearbeitung der von der Bild- bzw. Videoaufnahmeeinheit gelieferten Signale entweder eine Bild-Erkennungssoftware oder eine Video-Analysesoftware installiert. Da das Feldgerät neben dem Bild- bzw. Video-Aufnahmegerät auch noch die Näherungssensoren aufweist, welche detektieren, ob sich der Benutzer in der Nähe des Feldgerätes befindet, wird unterbunden, dass Bewegungen, die entfernt vom Feldgerät stattfinden, von der Bild- bzw. Videoaufnahmeeinheit ausgewertet werden.
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In einer Ausgestaltung ist an dem Feldgerät mindestens eine Berührungssensoreinheit positioniert. Diese Berührungssensoreinheit ergänzt die Funktionsweise der Näherungssensoreinheit und ist ebenfalls mit dem Mikroprozessor verbunden. Durch diese Berührungssensoreinheit lässt sich eine Berührungsfunktion von Seiten des Bedieners detektieren und bewerten.
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In einer Variante ist das Feldgerät mit einer Prozessleitzentrale verbunden. Mittels einer entsprechend eingegebenen benutzerdefinierten Geste kann eine Übertragung der von dem Feldgerät ermittelten Messwerte und Auswertefunktionen an die Prozessleitzentrale ausgelöst werden. Dies stellt eine besonders elegante Lösung zur Übermittlung von Daten dar, da keine Tastatur zur Eingabe von Informationen notwendig wird.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigt:
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1: Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Feldgerät.
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2: eine erste Gestensteuerung mittels einer Gehäusedeckelhandhabung.
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3: eine zweite Gestensteuerung mittels eines Fingerzeigvorganges als Bedienfunktion.
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4: die zweite Gestensteuerung mittels eines Fingerzeigvorganges als Bedien- und Hinweisfunktion.
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Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist eine Draufsicht auf das Feldgerät 1 dargestellt, welches mit einem Gehäuse 2 verschlossen ist. An dem Gehäuse 2 sind vier Videoaufzeichnungsgeräte 3 kreisähnlich angeordnet, so dass durch die Videoaufzeichnungsgeräte 3 der gesamte Raum vor dem Feldgerät 1 wahrgenommen werden kann. Die Videoaufzeichnungsgeräte 3 umgreifen ein Display 4, welches genauso wie die Videoaufzeichnungsgeräte 3 mit einem nicht weiter dargestellten Mikroprozessor des Feldgerätes 1 verbunden ist. Unter dem Display 4 ist, wie in 1 gestrichelt angedeutet, eine medienführende Armatur 7 ausgebildet.
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Zwischen den Videoaufzeichnungsgeräten 3 ist jeweils mittig ein Berührungs- und/oder Näherungssensor 5 angeordnet. Diese Näherungssensoren können nach kapazitiven, induktiven oder infrarotoptischen Wirkprinzipien arbeiten und sind ebenfalls mit dem Mikroprozessor des Feldgerätes 1 verbunden. Der Mikroprozessor 1 umfasst weiterhin eine Video-Analysesoftware, damit die eingegebenen Gesten entsprechend den Vorgaben des Benutzers ausgewertet werden und die richtigen Funktionen durch den Mikroprozessor aktiviert werden können.
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In 2 ist eine Seitenansicht des Feldgerätes 1 dargestellt, bei welchem eine Hand 6 eine Geste an dem Gehäuse 2 des Feldgerätes 1 ausführt. Bei diesem Beispiel wird als bewertbare Geste eine vom Bediener ausgeführte Handhabung detektiert, die als bekannte Bedienertätigkeit vor Beginn der Inbetriebnahme des Feldgerätes 1 dem Mikroprozessor bzw. dessen Speicher durch den Bediener bekannt gemacht wurde. Da das Feldgerät 1 diese Geste mit der in dem Speicher abgelegten Geste vergleicht, wird es bei Feststellung einer Übereinstimmung zwischen der ausgeführten Geste und der abgespeicherten Geste die gewünschte Funktion durchführen. Allerdings reicht zur Ausführung der gewünschten Funktion nicht nur die durch das Videoaufzeichnungsgerät 3 ausgelösten Videoaufnahmen aus, sondern gleichzeitig werden auch noch die Signale der Berührungs- und/oder Näherungssensoren 5 auswertet.
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Die Bedienertätigkeit kann beispielsweise in einem wartungsnahen Handgriff, wie einer Drehbewegung an einem Gehäusedeckel 2 bestehen. Diese Bewegung wird virtuell nachgestellt, ohne dass eine tatsächliche Öffnung mit realisiertem Aufschrauben erfolgen muss. Mittels dieser Deckelöffnungshandhabung wird nach der Auswertung der Signale des Videoaufzeichnungsgerätes 3 und der Berührungs- und/oder Näherungssensoren 5 in der Folge eine oder mehrere Gerätefunktionen aufgerufen. So können beispielsweise nach dem virtuellen Deckelöffnungshandgriff eine zuvor abgespeicherte Bild- oder eine Videoaufzeichnung an einem oder mehreren Gerätsdisplays 4 gezeigt werden, die den unter dem Gehäusedeckel 2 liegenden Anschlussraum 16 darstellen.
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Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass mechanische Hindernisse, wie blockierende Verschraubungen, nicht überwunden werden müssen, um per Displaydarstellung eine Übersicht über die im Inneren des Feldgerätes 1 vorhandenen belegten Klemmanschlüsse zu erhalten. Da jedes Feldgerät 1 mit einer übergeordneten Prozessleitstelle verbunden ist, kann beim Ausführen beispielsweise des Deckelöffnungshandgriffes die Prozessleitzentrale über eine bevorstehende Bedienertätigkeit informiert werden.
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3 zeigt eine Gestensteuerung in Form der Fingerzeigausführung. Dabei ist das Feldgerät 1 seitlich dargestellt, so dass der Fingerzeig ungefähr in Richtung des Displays 4 erfolgt. Die Fingerzeigfunktion wird ebenfalls vor Inbetriebnahme des Feldgerätes 1 von dem jeweiligen Bediener dem Mikroprozessor des Feldgerätes 1 bekannt gemacht. Während des Bedienvorganges kommt der Bediener nun mit dieser Fingerzeigfunktion auf das Display zu, wobei dieses ebenfalls von den Videoaufzeichnungsgeräten 3 und den Berührungs- und/oder Näherungssensoren 5 erkannt wird. Auch bei dieser Ausgestaltung werden für die Ausführung von einer oder mehreren Gerätefunktionen in Folge sowohl die Signale der Videoaufzeichnungseinheiten 3 als auch die Signale der Berührungs- und/oder Näherungssensoren 5 ausgewertet.
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In 4 ist die Fingerzeigfunktion als Bedien- und Hinweisfunktion dargestellt. 4a zeigt die Bedienfunktion, wie sie mit der Hand 6 ausgeführt wird und in Zusammenhang mit 3 bereits erläutert wurde. Wie in 4b dargestellt, sind an einer Armatur, welches nahe dem Feldgerät 1 angeordnet ist, eine Videoaufzeichnungseinheit 8 sowie ein Berührungs- und/oder Näherungssensor 9 angeordnet. Diese Videoaufzeichnungseinheit 8 und der Berührungs- und/oder Näherungssensor 9 sind in der Nähe des Anschlussraumes 7 angeordnet, durch welchen das zu untersuchende Medium geführt ist. Deutet beispielsweise der Bediener auf die Armatur 11, die beispielsweise als Temperaturmesswertanzeige ausgebildet ist, und/oder berührt diese mit der freien Hand 10, solange dies bei den vorherrschenden Temperaturen möglich ist, so kann die Temperatur des Temperaturmessgerätes an dem Display 4 angezeigt werden, immer vorausgesetzt, dass die Temperatur eine gefahrlose Berührung zum Abrufen der Messwertanzeige ermöglicht.
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Der Betriebszustand des Feldgerätes 1 und der angeschlossenen Armaturen 11 wird bei versuchten Handhabungen bei bestimmten Grenzbetriebsbedingungen am Display 4 angezeigt, beispielsweise beim Vorliegen hoher Drücke und Temperaturen, um so einen Bediener vor tatsächlichen Eingriffen vorbeugend zu warnen und einer Verletzungsgefahr vorzubeugen.
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Mittels dieser Fingerzeig-Funktion werden bevorzugt Geräteeinstellung und Messwertanzeigen abgerufen, während Änderungen der Betriebsparameter mit schützenden Zusatzfunktionen versiegelt sein können. Dieses Fingerzeigverfahren erschließt einem Bediener vor Ort, der beispielsweise sich nur kurzzeitig an einer Messstelle aufhalten kann, oder in dringenden Fällen rasch einen Messwert benötigt, in plausibelster Verknüpfung ohne komplexe Bedienereingriffe eine sofort benötigte Messwertanzeige.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006044724 A1 [0003]
- DE 102004055318 A1 [0004]
- DE 3586204 T2 [0005]
