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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedienen eines Feldgeräts.
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In der industriellen Prozess-Messtechnik werden, insbesondere zur Automation chemischer oder verfahrenstechnischer Prozesse und/oder zur Steuerung industrieller Anlagen, prozessnah installierte Messgeräte, sogenannte Feldmessgeräte und/oder prozessnah installierte Aktoren, wie Stellglieder oder Ventile, eingesetzt. Diese prozessnah installierten Geräte werden auch als Feldgeräte bezeichnet. Als Sensoren ausgestaltete Feldgeräte können beispielsweise Prozessmessgrößen wie Druck, Temperatur, Durchfluss, Füllstand oder Messgrößen der Flüssigkeits- oder Gasanalyse, wie pH-Wert, Leitfähigkeit, Konzentrationen bestimmter Ionen, chemischer Verbindungen und/oder Konzentration oder Partialdrucke von Gasen, überwachen.
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In einer Produktionsanlage kommt häufig eine Vielzahl unterschiedlichster Feldgeräte zum Einsatz. Ein an einem bestimmten Einbauort im Prozess angeordnetes Feldgerät, beispielsweise ein an einem bestimmten Einbauort installierter, zur Erfassung einer oder mehrerer Messgrößen ausgestalteter Sensor, bildet eine Messstelle. Eine Messstelle kann auch mehrere an einem gemeinsamen Einbauort in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnete Sensoren zur Erfassung derselben oder unterschiedlicher Messgrößen des Prozesses an diesem Einbauort und/oder Aktoren umfassen. Beispielsweise kann eine Messstelle einen Temperatur- und einen pH-Sensor umfassen, die die Temperatur und den pH-Wert des am Einbauort vorliegenden Mediums erfassen.
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Sensoren weisen in der Regel einen Messaufnehmer auf, der dazu ausgestaltet ist, die zu überwachende Messgröße zu erfassen und ein mit dem aktuellen Wert der Messgröße korreliertes elektrisches Messsignal zu erzeugen. Zur weiteren Verarbeitung des Messsignals umfasst der Sensor eine Sensorelektronik, die dazu ausgestaltet ist, das elektrische Messsignal weiter aufzubereiten, beispielsweise zu digitalisieren oder in eine abgeleitete Größe umzurechnen, und gegebenenfalls an eine übergeordnete Einheit auszugeben.
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Bei Sensoren der vorgenannten Art ist die jeweilige Sensorelektronik häufig mit einem von der jeweiligen Messstelle zumeist räumlich entfernt angeordneten und unter Umständen auch räumlich verteilten übergeordneten elektronischen Datenverarbeitungssystem elektrisch verbunden, an das die vom jeweiligen Sensor erzeugten Messwerte, diagnoserelevante Daten oder sonstige Sensordaten weitergegeben werden. Auch Aktoren sind entsprechend mit dem elektronischen Datenverarbeitungssystem zum Zwecke ihrer Steuerung verbunden. Das übergeordnete Datenverarbeitungssystem kann insbesondere eine oder mehrere elektronische Prozesssteuerungen aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere vor Ort installierte Messumformer oder speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) oder einen oder mehrere in einer entfernten Leitwarte installierte Prozess-Leitrechner.
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Zur Datenübertragung dienen in solchen industriellen Datenverarbeitungssystemen zumindest abschnittsweise Feldbussysteme, wie z. B. Foundation Fieldbus, Profibus etc. oder beispielsweise auch Netzwerke auf Basis des Ethernet-Standards sowie die entsprechenden, zumeist anwendungsübergreifend standardisierten Übertragungsprotokolle.
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Feldgeräte umfassen zur Kommunikation mit dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem häufig einen Transceiver, der dazu ausgestaltet ist, Signale des übergeordneten Datenverarbeitungssystems, beispielsweise einer Steuereinheit wie einer SPS oder eines Prozess-Leitrechners, zu empfangen bzw. Signale des Feldgeräts an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem auszugeben.
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So umfasst die Sensorelektronik vieler Sensoren einen Transceiver, der dazu ausgestaltet ist, die elektrischen, ggfs. digitalisierten, Messsignale des Sensors in ein Signal nach einem über das Feldbussystem übertragbaren und von dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem verarbeitbaren Übertragungsprotokoll umzuwandeln und dieses an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem auszugeben. Darüber hinaus ist der Transceiver dazu ausgestaltet, Signale, Daten und/oder Steuerbefehle von dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem, insbesondere einer SPS oder einem Prozess-Leitrechner, zu empfangen und gegebenenfalls aufzubereiten und/oder zu verarbeiten. Solche Sensoren sind beispielsweise aus
DE 10 2008 029 956 A1 oder
DE 10 2011 107 717 A1 bekannt. Diese Sensoren kommen häufig ohne eine eigene Anzeigeeinrichtung oder eigene Eingabemittel aus. In diesem Fall kann die Anzeige der Messwerte bzw. die Eingabe von Parametrierdaten oder sonstiger Daten und/oder Befehle mittels des übergeordneten Datenverarbeitungssystems, z. B. mittels einer SPS oder eines Prozess-Leitrechners, erfolgen. Ähnliches gilt für Aktoren.
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Soll vor Ort, d. h. am Einbauort des Feldgeräts, eine Wartungsmaßnahme durchgeführt werden, oder benötigt eine Bedienperson vor Ort den aktuellen von einem als Sensor ausgestalteten Feldgerät erfassten Messwert oder sonstige Sensordaten bzw. erfordert die Wartungsmaßnahme die Eingabe von Parametern und/oder Steuerbefehlen in die Sensorelektronik, wird ein vor Ort einsetzbares Anzeige- und/oder Bediengerät benötigt. Dies spielt insbesondere bei wartungsintensiveren Messstellen, beispielsweise bei solchen Messstellen, an denen elektrochemische oder optische Sensoren zur Gas- und Flüssigkeitsanalyse eingesetzt sind, eine Rolle. Diese Sensoren oder mindestens Teile dieser Sensoren müssen regelmäßig kalibriert, justiert, gereinigt oder ausgetauscht werden.
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Im deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 2012 102 138 U1 ist eine Anordnung zum Auslesen von Identifikationsinformationen eines Feldgeräts mittels einer separaten tragbaren Ausleseeinheit beschrieben, wobei dem Feldgerät eine lesbare Identifizierung zugeordnet ist, die zumindest einen 2-D Code, insbesondere einen QR-Code oder einen DataMatrix-Code, umfasst. Die Identifikationsinformation kann auf einem TAG-Schild aufgebracht sein, das mit dem Feldgerät verbunden, z. B. aufgeklebt oder angehängt, ist. Ist der Installationsort des Feldgeräts für eine Bedienperson schwer zugänglich, kann das TAG-Schild auch an einem vom Feldgerät entfernten, leichter zugänglichen Ort angebracht werden. Die ausgelesene Identifikationsinformation wird bei der in
DE 20 2012 102 138 U1 beschriebenen Anordnung verwendet, um aus einer Datenbank weitere Informationen über das Feldgerät abzurufen, auch wenn das Feldgerät selbst nicht über eine Anzeigeeinrichtung verfügt und auch eine Anzeigeeinrichtung eines übergeordneten Datenverarbeitungssystems nicht vor Ort zur Verfügung steht.
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Aus
DE 10 2009 028 794 A1 ist eine Messvorrichtung zur Bestimmung einer physikalischen oder chemischen Messgröße bekannt, die eine Sensoreinheit und eine mobile Bedieneinheit, z. B. ein Mobiltelefon, umfasst. Die Bedieneinheit ist dazu ausgestaltet, mit der Sensoreinheit zu kommunizieren, wobei der Sensoreinheit eine Transceiver-Einheit zugeordnet ist, welche über erste Kommunikationsmittel verfügt, um Daten von der Sensoreinheit zu empfangen und Daten an die Sensoreinheit zu senden. Die Transceiver-Einheit verfügt daneben über zweite Kommunikationsmittel, welche eine Schnittstelle zu einem Telekommunikations-Vermittlungsnetz umfassen, um über dieses Daten an die Bedieneinheit zu senden und Daten von der Bedieneinheit zu empfangen, welche ebenfalls eine Schnittstelle zu dem Telekommunikations-Vermittlungsnetz umfasst. Nachteilig an dieser Messvorrichtung ist es, dass das Bediengerät zum Bedienen einer Sensoreinheit über deren jeweilige Adresse im Telekommunikations-Vermittlungsnetz verfügen muss. Wird das Bediengerät zur Bedienung einer Vielzahl verschiedener Sensoren einer komplexen Prozessanlage verwendet, muss stets die richtige Adresse des jeweils zu bedienenden Messgeräts identifiziert und die entsprechende Verbindung aufgebaut werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die der Sensoreinheit zugeordnete Transceiver-Einheit zweite Kommunikationsmittel mit Schnittstelle zu dem Telekommunikations-Vermittlungsnetz aufweisen muss, um die Kommunikation mit dem Bediengerät zu ermöglichen. Dies verursacht zusätzliche Herstellungskosten für die Messvorrichtung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bedienen eines Feldgeräts anzugeben, das eine Bedienung des Feldgeräts vor Ort ermöglicht, auch wenn vor Ort keine dem Feldgerät zugeordnete, fest installierte Anzeige- und Eingabevorrichtung vorhanden ist und das die voranstehend beschriebenen Nachteile überwindet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Bedienen eines Feldgeräts gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10.
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Das Verfahren zum Bedienen eines Feldgeräts, wobei das mindestens eine Feldgerät mit einem übergeordneten Datenverarbeitungssystem in Verbindung steht, umfasst die Schritte:
- – Übermitteln von dem Feldgerät zugeordneten Daten, insbesondere von Messwerten oder diagnoserelvanten Parametern, von dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem an das Bediengerät anhand einer einen dem Feldgerät zugeordneten Feldgerät-Transceiver eindeutig identifizierenden Identifikationsinformation über eine Funkverbindung zwischen einem mobilen, insbesondere tragbaren, Bediengerät und dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem; und/oder
- – Übermitteln von Bediendaten, insbesondere Parametrierdaten und/oder Steuerbefehlen, von dem Bediengerät an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem; und
- – Bedienen des Feldgeräts durch das übergeordnete Datenverarbeitungssystem anhand der von dem Bediengerät übermittelten Bediendaten.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren einen Schritt des Einlesens der den Feldgerät-Transceiver eindeutig identifizierenden Identifikationsinformation mittels des Bediengeräts.
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Indem das mobile Bediengerät über eine Funkverbindung mit dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem kommuniziert, kann es Bediendaten wie Steuerbefehle oder Parametereinstellungen über das Datenverarbeitungssystem an das Feldgerät weiterleiten. Umgekehrt können Daten, die das Feldgerät an das Datenverarbeitungssystem kommuniziert, von dem Datenverarbeitungssystem an das Bediengerät übermittelt werden. Über das Datenverarbeitungssystem kann das Bediengerät eine Vielzahl verschiedener mit dem Datenverarbeitungssystem in Verbindung stehender Feldgeräte in einer Prozessanlage bedienen, ohne jeweils zu jedem einzelnen Bediengerät eine Verbindung aufnehmen zu müssen. Das Bediengerät muss daher, um ein oder mehrere mit dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem in Verbindung stehender Feldgeräte nur über die Adresse des übergeordneten Datenverarbeitungssystems verfügen und zu diesem eine Funkverbindung aufbauen. Eine Verwaltung einzelner Adressen aller zu bedienenden Feldgeräte ist dagegen nicht erforderlich. Auch muss nicht jedes zu bedienende Feldgerät über zusätzliche Kommunikationsmittel zur Kommunikation mit dem Bediengerät verfügen. Vielmehr erfolgt die Kommunikation mit dem Bediengerät über das übergeordnete Datenverarbeitungssystem, mit dem das Feldgerät ohnehin über den ihm zugeordneten Feldgerät-Transceiver, beispielsweise kabelgebunden, in Verbindung steht.
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Der Feldgerät-Transceiver dient, wie einleitend bereits beschrieben, der Kommunikation zwischen dem Feldgerät und dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem, d. h. er ist dazu ausgestaltet, Signale des übergeordneten Datenverarbeitungssystems zu empfangen bzw. Signale des Feldgeräts an das übergeordnete Datenverarbietungssystems auszugeben. Das übergeordnete Datenverarbeitungssystem kann beispielsweise als Messumformer, als SPS oder als Prozess-Leitrechner ausgestaltet sein. In diesem Fall empfängt der Feldgerät-Transceiver Signale der SPS oder des Prozess-Leitrechneters und/oder gibt Signale des Feldgeräts an den Messumformer, die SPS oder den Prozess-Leitrechner aus. Das übergeordnete Datenverarbeitungssystem kann auch aus mehreren, räumlich verteilten, miteinander zur Kommunikation verbundenen Recheneinheiten, z. B. speicherprogrammierbaren Steuerungen oder mehreren separaten Rechnern gebildet sein. In diesem Fall ist der Feldgerät-Transceiver zur Kommunikation mit einer oder mehreren der Recheneinheiten ausgestaltet. Das übergeordnete Datenverarbeitungssystem kann über eines der eingangs erwähnten Feldbussysteme mit dem Feldgerät verbunden sein. Das übergeordnete Datenverarbeitungssystem kann auch durch einen Prozessmonitor gebildet sein, der dazu ausgestaltet ist, über einen Feldbus, welcher das Feldgerät und gegebenenfalls weitere Feldgeräte mit einer Prozesssteuerung verbindet, übertragene Signale zu erfassen, gegebenenfalls weiter zu verarbeiten und anzuzeigen.
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Soweit das Feldgerät als Sensor ausgestaltet ist, kann es einen Feldgerät-Transceiver aufweisen, der dazu ausgestaltet ist, die elektrischen, ggfs. digitalisierten, Messsignale des Sensors in ein Signal nach einem über das Feldbussystem übertragbaren und von dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem verarbeitbaren Übertragungsprotokoll umzuwandeln und dieses an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem auszugeben. Darüber hinaus kann der Feldgerät-Transceiver dazu ausgestaltet sein, Signale, Daten und/oder Steuerbefehle von dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem zu empfangen und gegebenenfalls aufzubereiten und/oder zu verarbeiten.
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In einer Ausgestaltung kann das Feldgerät einen Sensor zur Flüssigkeits- und/oder Gasanalyse, insbesondere einen pH-Sensor, einen Leitfähigkeitssensor, einen Sauerstoffsensor, einen Chloridsensor, einen Nitratsensor, einen Trübungssensor, einen Sensor zur Messung eines Feststoffanteils, eine ionenselektive Elektrode (ISE) oder einen Kohlendioxidsensor umfassen.
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Das übergeordnete Datenverarbeitungssystem kann eine mit dem Feldgerät-Transceiver zur Kommunikation verbundene Anzeige und/oder Steuerungseinheit, beispielsweise eine SPS oder einen Prozess-Leitrechner, umfassen. Die Steuerungseinheit erfasst von dem Feldgerät-Transceiver ausgegebene Signale, beispielsweise Messsignale, und verarbeitet diese weiter und bringt sie gegebenenfalls zur Anzeige. Die Steuerungseinheit kann außerdem das Feldgerät und/oder mittels der vom Feldgerät erhaltenen Signale einen Prozess steuern, und zu diesem Zweck Daten und/oder Steuerbefehle an das Feldgerät ausgeben. Die Steuerungseinheit kann in dieser Ausgestaltung mit dem Bediengerät mittels eines der Steuerungseinheit zugeordneten, insbesondere mit dieser fest verbundenen, Funk-Transceivers, über Funk kommunizieren. Die Kommunikation zwischen dem mobilen Bediengerät über diese Funkverbindung kann insbesondere nach dem wireless HART-, WLAN-, ZigBee-, RFID-, Bluetooth-, GSM- oder UMTS-Standard erfolgen. Hierzu umfasst das Bediengerät einen entsprechenden Funk-Transceiver.
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Die Identifikationsinformation kann aus einem Informationsträger, insbesondere einem einen optisch auslesbaren Code oder einen RFID-Transponder tragenden Etikett eingelesen werden. Bei dem optisch auslesbaren Code kann es sich beispielsweise um einen Barcode, einen 2D-Code, insbesondere einen QR-Code oder einen DataMatrix-Code, handeln.
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Bei dem Bediengerät kann es sich um ein Handheld, ein Smartphone, einen tragbaren Computer, insbesondere einen Laptop oder einen Tablet-PC, handeln. Das Bediengerät kann zum Einlesen der Identifikationsinformationen einen optischen Scanner oder eine Kamera umfassen, wenn der Informationsträger ein optisch auslesbarer Code ist. Das Bediengerät kann zum Einlesen der codierten Informationen eine Software ausführen, die aus den vom Scanner oder der Kamera eingelesenen Bildinformationen die Identifikationsinformationen decodiert und in einem von dem Bediengerät verarbeitbaren Format in einem Speicher des Bediengeräts ablegt.
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Handelt es sich bei dem Informationsträger um ein einen RFID-Transponder tragendes Etikett, kann das Bediengerät zum Einlesen der Identifikationsinformationen ein entsprechendes RFID-Lesegerät aufweisen, das die Identifikationsinformationen aus dem RFID-Transponder ausliest und in einem Speicher des Bediengeräts ablegt.
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Der Informationsträger kann an einem von dem Feldgerät entfernten Ort, insbesondere außen an einer das Feldgerät enthaltenden Armatur, außen an einem Prozessbehälter oder an einer Schaltschranktür, angeordnet sein. Indem der Informationsträger nicht fest mit dem Feldgerät verbunden wird, ist es möglich, ihn an einem für eine Bedienperson leicht zugänglichen Ort anzubringen, was insgesamt die Bedienung des Feldgeräts erleichtert. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn das Feldgerät vollständig in einer Armatur angeordnet ist, durch die ein RFID-Transponder oder ein optischer Code nicht ausgelesen werden könnten.
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In einer Ausgestaltung umfasst die Identifikationsinformation eine Kennung, die in einer Datenbank, auf die das übergeordnete Datenverarbeitungssystem zugreifen kann, mit einer Seriennummer des Feldgeräts und/oder einer durch das zu bedienenden Feldgerät an seinem Einbauort gebildete Messstelle eindeutig verknüpft ist, wobei das Bediengerät die Kennung an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem übermittelt und das Datenverarbeitungssystem auf die Datenbank zugreift und anhand der Kennung das zu bedienende Feldgerät ermittelt.
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In einer Ausgestaltung kann der Feldgerät-Transceiver Bestandteil des Feldgeräts sein und/oder mit diesem fest verbunden sein. Handelt es sich bei dem Feldgerät beispielsweise um einen Sensor zur Erfassung einer physikalischen oder chemischen Messgröße, kann die Transceiver-Einheit Bestandteil einer in einem Gehäuse des Sensors untergebrachten Sensorelektronik sein. In diesem Fall ist die den Feldgerät-Transceiver identifizierende Identifikationsinformation gleichzeitig dem Feldgerät selbst zugeordnet. Die Identifikationsinformation kann in diesem Fall beispielsweise eine Kennung, ein sogenannter Tag, sein, der in einer Datenbank, auf die das übergeordnete Datenverarbeitungssystem Zugriff hat, mit einer Seriennummer des Feldgeräts eindeutig verknüpft ist. Das Bediengerät kann die eingelesene Kennung über die Funkverbindung an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem übermitteln, woraufhin das Datenverarbeitungssystem auf die Datenbank zugreift und anhand der Kennung das zu bedienende Feldgerät eindeutig ermittelt. In der Datenbank können das Feldgerät betreffende Informationen, z. B. Kalibrierinformationen, Diagnose-Parameter oder Informationen zur Messstelle, die durch das Feldgerät und seinen Einbauort definiert ist, hinterlegt sein. Die in der Datenbank hinterlegten Informationen können von dem Datenverarbeitungssystem auf Anfrage oder automatisch über die Funkverbindung an das Bediengerät übertragen werden. Umgekehrt kann das Bediengerät Bediendaten, die beispielsweise durch eine Eingabe eines Benutzers in das Bediengerät oder automatisch generiert werden können, an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem übertragen. Bei den Bediendaten kann es sich beispielsweise um Parameter, die an das Feldgerät zu übertragen sind, oder um Steuerbefehle für das Feldgerät repräsentierende Daten handeln.
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In einer anderen Ausgestaltung kann der Feldgerät-Transceiver lösbar mit dem Feldgerät verbunden sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn es sich bei dem Feldgerät um einen Sensor zur Flüssigkeits- und/oder Gasanalyse, wie z. B. einen pH-Sensor, einen Leitfähigkeitssensor, einen Sauerstoffsensor, einen Chloridsensor, einen Nitratsensor, einen Trübungssensor, einen Sensor zur Messung eines Feststoffanteils, eine ionenselektive Elektrode (ISE) oder einen Kohlendioxidsensor, handelt, da diese Sensoren von Zeit zu Zeit ausgetauscht und/oder zu Wartungsmaßnahmen von ihrem Einbauort entfernt werden müssen. In dieser Ausgestaltung kennzeichnet die den Feldgerät-Transceiver identifizierende Identifikationsinformation also nicht das einzelne Feldgerät, sondern vielmehr die Messstelle, die im Laufe der Zeit mit einer Vielzahl von nacheinander an ein und demselben Einbauort angeordneter, verschiedener Feldgeräte gebildet werden kann, die jeweils beim Erreichen des Endes ihrer Betriebsdauer ausgetauscht werden. Die Identifikationsinformation kann eine Kennung aufweisen, die in einer Datenbank, auf die auch das Datenverarbeitungssystem Zugriff hat, mit Eigenschaften der Messstelle verknüpft ist. Bei Inbetriebnahme des Feldgeräts an der Messstelle wird eine Kennung des Feldgeräts und ggfs. weitere Daten des Feldgeräts in die Datenbank geschrieben. Anhand der von der Bedieneinheit übermittelten Identifikationsinformation ermittelt das Datenverarbeitungssystem die in der Datenbank abgelegte Kennung des Feldgeräts und gegebenenfalls weitere in der Datenbank abgelegte Daten, z. B. Kalibrierparameter oder diagnoserelevante Informationen. Diese Daten kann das Datenverarbeitungssystem an das Bediengerät automatisch oder auf Anfrage übertragen oder zur Bedienung des Feldgeräts verwenden. Anhand der den Feldgeräte-Transceiver identifizierenden Identifikationsinformation kann das übergeordnete Datenverarbeitungssystem in dieser Ausgestaltung den Feldgerät-Transceiver kontaktieren und der Bedieneinheit die dem Feldgerät-Transceiver von dem lösbar mit diesem verbundenen Feldgerät zur Verfügung gestellten Daten, z. B. Messwerte, übermitteln. Umgekehrt kann das übergeordnete Datenverarbeitungssystem entsprechend anhand einer Eingabe eines Benutzers über das Bediengerät dem lösbar mit dem Feldgerät-Transceiver verbundenen Feldgerät Daten und/oder Befehle übermitteln.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst:
mindestens ein Feldgerät,
einen dem Feldgerät zugeordneten Feldgerät-Transceiver,
ein mit dem Feldgerät-Transceiver, insbesondere über ein Feldbussystem, verbundenes übergeordnetes Datenverarbeitungssystem,
ein mobiles, insbesondere tragbares, Bediengerät,
wobei das übergeordnete Datenverarbeitungssystem und das Bediengerät dazu ausgestaltet sind,
miteinander über eine Funkverbindung zu kommunizieren,
wobei das Bediengerät dazu ausgestaltet ist, eine den Feldgerät-Transceiver eindeutig identifizierende Identifikationsinformation sowie Bediendaten über die Funkverbindung an das Datenverarbeitungssystem zu übermitteln,
und wobei das übergeordnete Datenverarbeitungssystem dazu ausgestaltet ist, anhand der Identifikationsinformation und der Bediendaten das Feldgerät zu bedienen.
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Die Vorrichtung kann weiter einen Informationsträger umfassen, welcher die den Feldgerät-Transceiver eindeutig zugeordnete Identifikationsinformation aufweist, wobei das Bediengerät dazu ausgestaltet ist, die Identifikationsinformation von dem Informationsträger einzulesen.
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Die Vorrichtung kann zusätzlich ein oder mehrere Merkmale der vorstehend bereits anhand des Verfahrens beschriebenen Ausgestaltungen aufweisen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Informationsträger nicht an dem Feldgerät befestigt. Damit kann der Informationsträger auch an einem von dem Feldgerät entfernten Ort, insbesondere außen an einer das Feldgerät enthaltenden Armatur, außen an einem Prozessbehälter oder an einer Schaltschranktür, angeordnet sein. Indem der Informationsträger nicht fest mit dem Feldgerät verbunden wird, ist es möglich, ihn an einem für eine Bedienperson leicht zugänglichen Ort anzubringen, was insgesamt die Bedienung des Feldgeräts erleichtert. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn das Feldgerät vollständig in einer Armatur angeordnet ist, durch die ein RFID-Transponder oder ein optischer Code nicht ausgelesen werden könnten.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine Vorrichtung zur Bedienung eines Feldgeräts mittels eines mobilen Bediengeräts.
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In 1 ist schematisch eine Prozessanlage 1 mit einem Feldgerät 2 dargestellt, das mit einem übergeordneten Datenverarbeitungssystem 3 verbunden ist. Das Datenverarbeitungssystem 3 ist im vorliegenden Beispiel als SPS 20 ausgestaltet, die mit einer Bedieneinheit 12 verbunden ist. Die Bedieneinheit 12 umfasst eine Anzeige- und Eingabeeinheit, beispielsweise ein HMI. Die Prozessanlage 1 umfasst eine Vielzahl weiterer mit dem Datenverarbeitungssystem 3 verbundener Feldgeräte 2.1, 2.2, 2.n. Das Feldgerät 2 ist in einem nur schematisch angeordneten, ein Prozessmedium 8 enthaltenden, Prozessbehälter 7 angeordnet. Das Feldgerät 2 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel als pH-Sensor 4 mit einer herkömmlichen pH-Glaselektrode 5 und einem integrierten Temperaturfühler 6 ausgestaltet und mittels einer nicht näher dargestellten Armatur so mit dem Prozessbehälter 7 verbunden, dass die Glaselektrode 5 in das Messmedium 8 eintaucht, um dessen pH-Wert zu erfassen. Der Temperaturfühler ist in dem Gehäuse des pH-Sensors so nahe am Prozessmedium 8 platziert, dass er dessen Temperatur im Wesentlichen erfasst. Bei dem in der Figur nur schematisch angedeuteten Prozessbehälter 7 kann es sich beispielsweise um eine das Prozessmedium 8 führende Rohrleitung oder um einen Reaktor, insbesondere einen Fermenter, handeln. Das so an einem vorgegebenen Einbauort angeordnete Feldgerät 2 bildet eine Messstelle der Prozessanlage.
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Die von der Glaselektrode 5 bzw. dem Temperaturfühler 6 zur Verfügung gestellten analogen Primärsignale werden von einer in einem Elektronik-Gehäuse des pH-Sensors 4 angeordneten Sensorelektronik 9 erfasst und gegebenenfalls verstärkt und/oder in ein Digitalsignal gewandelt. Das so von der Sensorelektronik 9 verarbeitete Signal wird über eine Schnittstelle 10 an einen mit der Sensorelektronik 9 verbundenen Feldgerät-Transceiver 11 ausgegeben. Der Feldgerät-Transceiver 11 ist dazu ausgestaltet, die Messsignale des pH-Sensors 4 in ein Signal nach einem über das Feldbussystem 21 übertragbaren und von dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem 3 verarbeitbaren Übertragungsprotokoll umzuwandeln und dieses an das Datenverarbeitungssystem 3 auszugeben. Darüber hinaus ist der Feldgerät-Transceiver 11 dazu ausgestaltet, ihm über das Feldbussystem 21 übermittelte Signale von dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem 3 zu empfangen und gegebenenfalls aufzubereiten und/oder zu verarbeiten. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Kommunikation zwischen dem Feldgerät-Transceiver 11 und dem Datenverarbeitungssystem 3 bzw. der SPS 20 kabelgebunden. In einer alternativen Ausgestaltung kann aber auch eine drahtlose Kommunikation vorgesehen sein.
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Die Schnittstelle 10 zwischen der Sensorelektronik 9 und dem Feldgerät-Transceiver 11 kann eine galvanische Schnittstelle sein. Es ist aber auch möglich, eine induktive, kapazitive oder optische Schnittstelle vorzusehen. Auf diese Weise wird eine galvanische Trennung des pH-Sensors 4 von dem Feldgerät-Transceiver 11 erreicht. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Sensorelektronik 9 in einem mit der Glaselektrode 5 fest verbundenen als Elektronikgehäuse des pH-Sensors 4 dienenden Primärelement einer Steckverbindung, während der Feldgerät-Transceiver 11 in einem mit dem Elektronikgehäuse des pH-Sensors 4 lösbar verbindbaren Sekundärelement der Steckverbindung angeordnet ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Feldgerät-Transceiver zusammen mit der Sensorelektronik in einem gemeinsamen Gehäuse, das ein von dem Messaufnehmer des Feldgeräts, hier der Glaselektrode 5, untrennbarer Bestandteil des Feldgeräts ist, angeordnet sein. Da es sich im vorliegenden Beispiel bei dem Feldgerät um einen pH-Sensor handelt, ist die Anordnung des Feldgerät-Transceivers 11 in einer lösbar mit der Glaselektrode verbindbaren Sekundärelement einer Steckverbindung vorteilhaft, da pH-Sensoren regelmäßig ausgetauscht werden. In der hier gezeigten Ausgestaltung kann derselbe Feldgerät-Transceiver 11 mit einer Vielzahl von pH-Sensoren, die nacheinander an der Messstelle eingesetzt werden, verwendet werden.
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Die Messstelle mit dem Feldgerät 2 ist räumlich weit entfernt von dem übergeordneten Datenverarbeitungssystem angeordnet. Zur Bedienung des pH-Sensors 4 vor Ort, d. h. an der Messstelle, insbesondere zur Überprüfung des aktuellen Messwerts des pH-Sensors 4, zur Abfrage sonstiger Daten, insbesondere diagnoserelevanter Daten, des pH-Sensors 4 oder zur Wartung, insbesondere Kalibrierung, des pH-Sensors 4 dient ein mobiles, insbesondere tragbares, Bediengerät 13. Bei dem Bediengerät 13 kann es sich beispielsweise um ein Handheld, ein Mobiltelefon, insbesondere ein Smartphone, einen tragbaren Computer, insbesondere einen Laptop oder einen Tablet-PC handeln.
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An dem Prozessbehälter 7 ist ein Informationsträger 14 angeordnet, der eine in Form eines 2D-DataMatrix-Code codierte Identifikationsinformation aufweist, die den Feldgerät-Transceiver 11 eindeutig identifiziert. Der Informationsträger 14 kann an einem beliebigen Ort angeordnet sein, der vorzugsweise aber zum Einlesen der codierten Identifikationsinformation leicht zugänglich ist. Das Bediengerät 13 verfügt über eine Einleseeinrichtung, die zum Einlesen der auf dem Informationsträger 14 angeordneten Identifikationsinformation ausgestaltet ist. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich bei der Ausleseeinheit um ein Smartphone, das eine Kamera umfasst. Das Smartphone umfasst ein von einem Prozessor des Smartphones ausführbares Computerprogramm, das dazu dient, aus der fotografierten Bildinformation mittels eines Mustererkennungsverfahrens die Identifikationsinformation zu gewinnen und in einer von weiteren auf dem Smartphone installierten Computerprogrammen verarbeitbaren Format in einem Speicher des Smartphones abzulegen. Die Identifikationsinformation kann auch in einem für eine Bedienperson verständlichen Textformat auf einem Display des Smartphones zur Anzeige gebracht werden.
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Alternativ kann das mobile Bediengerät auch eine lösbar mit dem Bediengerät verbundene Ausleseeinheit aufweisen. Beispielsweise kann ein als Bediengerät dienender Tablet-PC oder Laptop über eine Standard-Schnittstelle, z. B. eine USB-Schnittstelle, mit einem optischen Scanner verbunden sein. Handelt es sich bei dem Informationsträger nicht um einen optisch einlesbaren Code, sondern um einen RFID-Transponder, kann das Bediengerät über die Standard-Schnittstelle mit einem RFID-Lesegerät verbunden sein. Die von der Ausleseeinheit erfasste Identifikationsinformation wird dann an das Bediengerät weitergeleitet und von diesem in einem von dem Bediengerät verarbeitbaren und/oder anzeigbaren Format in einem Speicher abgelegt.
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Die so eingelesene Identifikationsinformation wird von dem Bediengerät 13 automatisch über eine Funkverbindung 15 an das übergeordnete Datenverarbeitungssystem 3, im hier gezeigten Beispiel an die speicherprogrammierbare Steuerung 20, weitergeleitet. Die SPS 20 weist hierzu einen Funk-Transceiver 16 auf, der den Aufbau einer Funkverbindung zur Kommunikation mit dem mobilen Bediengerät 13 erlaubt.
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Die an die SPS übertragenen Identifikationsdaten umfassen eine eindeutige Kennung des mit der Messstelle verknüpften Feldgerät-Transceivers 11. Die SPS 20 hat Zugriff auf eine Datenbank, in der diese Kennung weiteren Informationen der Messstelle, insbesondere Informationen zu dem aktuell mit dem Feldgerät-Transceiver 11 verbunden pH-Sensor 4, zugeordnet ist. Die Datenbank ist im hier beschriebenen Beispiel in einem Speicher 17 der SPS 20 hinterlegt. Alternativ kann die Datenbank auch in einem von der SPS 20 getrennten Datenspeicher, insbesondere auf einem Server, auf den die SPS zugreifen kann, hinterlegt sein.
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In der Datenbank kann beispielsweise hinterlegt sein: die Bezeichnung des aktuell mit dem Feldgerät-Transceiver 10 verbundenen Sensors, insbesondere dessen Seriennummer oder ein dem Sensor eindeutig zugeordneter TAG, die Bestellinformationen des Sensors, seine Geräteausprägung, Herstellerinformationen, Gerätetreiberinformationen, aktuelle Kalibrierdaten des pH-Sensors, eine Kalibrierdatenhistorie des Sensors, die gesamte Betriebsdauer, eine Belastungshistorie, die Zeit bis zur nächsten fälligen Kalibrierung, die Reststandzeit des Sensors, eine Historie der Temperatur- und/oder pH-Wert-Belastungen, denen der Sensor während seiner bisherigen Betriebsdauer ausgesetzt war, eine Historie der Ansprechzeit des Sensors.
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Auf Abfrage des Bediengeräts oder automatisch überträgt die SPS alle oder einen Teil der in der Datenbank hinterlegten Daten an das Bediengerät 13. Zur Abfrage einiger oder aller hinterlegten Daten kann eine Bedienperson beispielsweise mittels eines von dem Bediengerät 13 ausführbaren Bedienprogramms die zu übertragenden Daten auswählen. Anhand der Eingabe der Bedienperson erzeugt das Bediengerät 13 die die gewünschte Abfrage repräsentierende Bediendaten, die über die Funkstrecke 15 an die SPS übertragen werden. Die SPS übermittelt anhand der Bediendaten die ausgewählten Daten an das Bediengerät 13, das diese Daten auf seinem Display anzeigt.
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Zur Anzeige des aktuellen Messwerts des pH-Sensors 4 über das Display des Bediengeräts 13 übermittelt das Bediengerät neben der Identifikationsinformation Bediendaten, die einer Abfrage an die SPS zur Übertragung des aktuellen Messwerts entsprechen, über die Funkstrecke 15. Diese Abfrage kann entweder automatisch oder auf eine explizite Eingabe am Bediengerät hin an die SPS übertragen werden. Die SPS ermittelt anhand der übertragenen Identifikationsdaten aus der im Speicher 17 hinterlegten Datenbank das Feldgerät 2, dessen Messwert an das Bediengerät übertragen werden soll und überträgt dessen Messwert, den die SPS 20 über den Feldgerät-Transceiver 11 erhält, dann über die Funkstrecke 15 an das Bediengerät 13. Im vorliegenden Beispiel kann auf diese Weise der von dem pH-Sensor 4 erfasste aktuelle pH-Wert und/oder die von dem Temperaturfühler 6 aktuell erfasste Temperaturwert an das Bediengerät 13 übermittelt und von diesem angezeigt werden.
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Zur Steuerung des Feldgeräts 2 oder zur Übertragung von Daten von dem Bediengerät 13 an das Feldgerät 2 wird die Identifikationsinformation zusammen mit als Bediendaten dienenden Steuerbefehlen oder die Identifikationsinformation zusammen mit den zu übertragenden Daten an die SPS 20 über die Funkstrecke 15 übertragen. Die Bediendaten werden auch in diesen Anwendungsfällen von dem durch das Bediengerät 13 ausführbaren Bedienprogramm anhand einer Eingabe einer Bedienperson generiert und an die SPS 20 gesendet. Die SPS 20 ermittelt anhand der Identifikationsinformation wie beschrieben das zu bedienende Feldgerät 2 und gibt entweder entsprechende Steuerbefehle an die Feldgerät-Transceiver 11 aus oder überträgt die zu übertragenden Daten an den Feldgerät-Transceiver 11. Dieser sendet die Befehle oder die Daten an die Sensorelektronik 9, die die Steuerbefehle ausführt und/oder die Daten in einem Speicher der Sensorelektronik 9 ablegt.
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Auf analoge Weise kann eine Kalibrierung des pH-Sensors 4 mittels der auf dem Bediengerät 13 ausführbaren Bediensoftware durchgeführt werden, wobei die bei Kalibriermessungen in Pufferlösungen ermittelten Kalibriermesswerte über die SPS 20 an das Bediengerät 13 übertragen werden, die entsprechenden neuen Kalibrierparameter, beispielsweise Nullpunkt und Steigung einer Sensorkennlinie, mittels der Bediensoftware von dem Bediengerät 13 ermittelt, zurück an die SPS 20 übertragen und von dieser in der im Speicher 17 abgelegten Datenbank abgelegt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die SPS 20 die neu ermittelten Kalibrierparameter auch über den Feldgerät-Transceiver 11 an die Sensorelektronik 9 weiterleiten, wo sie in einem Speicher abgelegt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008029956 A1 [0008]
- DE 102011107717 A1 [0008]
- DE 202012102138 U1 [0010, 0010]
- DE 102009028794 A1 [0011]
