DE102017128565A1 - Method for sensor assembly of a process plant - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Sensorbestückung einer Prozessanlage, umfassend die folgenden Schritte:
a) Ausrüstung einer Prototyp-Prozessanlage mit zumindest einem Messgerät umfassend mindestens einen ersten Sensor zur Ermittlung einer Primärgröße; und mit einer Mehrzahl an zweiten Sensoren zur Bestimmung der Primärgröße oder einer davon abhängigen Sekundärgröße,
b) Variieren von Prozessbedingungen innerhalb des Arbeitsbereichs der Prototyp-Prozessanlage derart, dass sich eine Änderung der Primärgröße ergibt und Erfassen der Sensorsignale des Messgeräts und der zweiten Sensoren bei den variierten Proessbedingungen
c) Erstellen eines Datensatzes umfassend die Signale des Messgerätes und der zugehörigen Signale der zweiten Sensoren bei den unterschiedlichen Prozessbedingungen; und
d) Serienfertigung einer zur Prototyp-Prozessanlage geometrischidentischen Prozessanlage jeweils mit einer Steuer- und Auswerteeinheit und ausschließlich mit den zweiten Sensoren, wobei eine Bestimmung der Primargröße mit Hilfe des erzeugten Datensatzes erfolgt, wobei die Gesamtheit an zweiten Sensoren günstiger oder minderwertiger ist als der erste Sensor oder die Gesamtheit an ersten Sensoren des Messgerätes.

Process for the sensor assembly of a process plant, comprising the following steps:
a) equipment of a prototype process plant with at least one measuring device comprising at least a first sensor for determining a primary size; and with a plurality of second sensors for determining the primary size or a dependent secondary variable,
b) varying process conditions within the working range of the prototype process plant such that there is a change in primary size and detecting the sensor signals of the meter and the second sensors under the varied process conditions
c) creating a data set comprising the signals of the measuring device and the associated signals of the second sensors under the different process conditions; and
d) series production of a prototype process plant geometrically identical process plant each with a control and evaluation and only with the second sensors, wherein a determination of the primary size using the generated data set, wherein the totality of second sensors is cheaper or inferior than the first sensor or the entirety of the first sensors of the measuring device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sensorbestückung einer Prozessanlage, insbesondere in einem vordefinierten Arbeitsbereich der Prozessanlage.The present invention relates to a method for the sensor assembly of a process plant, in particular in a predefined working area of the process plant.

Prozessanlagen werden aktuell mit teuren Messgeräten bestückt. Diese Messgeräte sind für einen breiten Messbereich und für eine Vielzahl von Applikationen geeignet. Für einen spezifischen Prozess in einer Prozessanlage unter definierten Prozessbedingungen werden allerdings oft günstige Sensoren verlangt. Diese haben den Nachteil von höheren Messungenauigkeiten.Process plants are currently equipped with expensive measuring devices. These measuring instruments are suitable for a wide measuring range and for a multitude of applications. However, cheap sensors are often required for a specific process in a process plant under defined process conditions. These have the disadvantage of higher measurement inaccuracies.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorgenannten günstigen Sensoren zu nutzen ohne dass es zu Verlusten in der Messperformance, insbesondere zu Messungenauigkeiten, bei den vorgeschriebenen Arbeitsbedingungen der Prozessanlage kommt.It is therefore an object of the present invention to use the aforementioned favorable sensors without there being any losses in the measurement performance, in particular measurement inaccuracies, in the prescribed working conditions of the process plant.

Die vorliegende Erfindung löst die vorgenannte Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2.The present invention achieves the aforementioned object by a method having the features of claim 1 or by a method having the features of claim 2.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren der Sensorbestückung einer Prozessanlage kann u.a. die Planung der Prozessanlage betreffen. Dabei wird der Arbeitsbereich der Prozessanlage definiert, nach welchem sich der Messbereich richtet, welchen einzelne günstige oder minderwertige Sensoren oder zumindest die Gesamtheit aller dieser Sensoren abdecken soll. Der Arbeitsbereich variiert je nach Einsatzgebiet der Prozessanlage z.B. Abfüllanlagen, Mostereien, Schlammsedimentation, Schiffsbetankung, verschiedene Prozesse der Kraftstoffgewinnung, usw.An inventive method of sensor assembly of a process plant can u.a. concern the planning of the process plant. In this case, the working area of the process plant is defined, according to which the measuring range is aimed, which is to cover individual low-priced or inferior sensors or at least the totality of all these sensors. The working range varies depending on the field of use of the process plant, e.g. Bottling plants, cideries, sludge sedimentation, ship refueling, various processes of fuel production, etc.

Die Prozessanlage wird mit vordefinierter Dimensionierung für den Arbeitsbereich angeboten und kann daher in identischer Bauweise beliebig vervielfacht, also geklont, werden.The process plant is offered with predefined dimensioning for the work area and can therefore be multiplied in an identical manner as desired, ie cloned.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt in einem ersten Schritt:

1. a) Eine Ausrüstung einer Prototyp-Prozessanlage mit zumindest einem Messgerät umfassend einen oder mehrere erste Sensoren zur Ermittlung einer Primärgröße;

According to the method of the invention, in a first step:

1. a) An equipment of a prototype process plant with at least one measuring device comprising one or more first sensors for determining a primary variable;

Das Messgerät ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung als hochwertige Messstelle anzusehen. Das heißt sie weist u.a. eine höhere Messgenauigkeit und/oder einen breiten Messbereich auf. Die Sensoren dieses Messgeräts werden nachfolgend als die ersten Sensoren bezeichnet. Sie ermöglichen eine Ermittlung einer Primärgröße, z.B. dem pH-Wert, den Füllstand oder den Durchfluss.Within the scope of the present invention, the measuring device is to be regarded as a high-quality measuring point. That means she has u.a. a higher measuring accuracy and / or a wide measuring range. The sensors of this measuring device are referred to below as the first sensors. They allow a determination of a primary size, e.g. the pH, level or flow.

Die Prozessanlage ist als Prototyp-Prozessanlage anzusehen, an welcher der Arbeitsbereich eingestellt wird.

• b) Ausrüstung der Prototyp-Prozessanlage mit einer Mehrzahl an zweite Sensoren zur Bestimmung der Primärgröße oder zumindest einer Sekundärgröße, welche sich in Abhängigkeit zur Primärgröße ändert, wobei die Gesamtzahl der zweiten Sensoren günstiger und/oder eine Mehrzahl der zweiten Sensoren minderwertiger sind als der erste Sensor oder die Gesamtzahl der ersten Sensoren des Messgerätes

The process plant is to be regarded as a prototype process plant at which the work area is set.

• b) equipping the prototype process plant with a plurality of second sensors for determining the primary size or at least one secondary variable, which changes in dependence on the primary size, wherein the total number of second sensors cheaper and / or a plurality of the second sensors are inferior than the first Sensor or the total number of first sensors of the meter

In dem vorgenannten Schritt b) wird die Prototyp-Prozessanlage mit einer Mehrzahl an zweiten Sensoren ausgestattet. Diese zweiten Sensoren können eine Sekundärgröße, z.B. Temperatur, Dehnung, Vibration oder dergleichen erfassen, welche mit der vom Messgerät in Schritt a) erfassten Primärgröße im vorgegebenen Arbeitsbereich korrelieren.In the aforementioned step b), the prototype process plant is equipped with a plurality of second sensors. These second sensors may have a secondary size, e.g. Detecting temperature, strain, vibration or the like, which correlate with the detected by the meter in step a) primary variable in the specified working range.

Es ist allerdings auch möglich günstigere und/oder minderwertige Sensoren einzusetzen, welche die Primärgröße ermitteln, jedoch mit wesentlich höheren Messwertschwankungen.However, it is also possible to use cheaper and / or inferior sensors, which determine the primary size, but with much higher measured value fluctuations.

Die Reihenfolge der Schritte a) und b) kann beliebig gewählt werden, so kann auch die Montage der zweiten Sensoren vor der Montage des Messgerätes erfolgen.

• c) Änderung von Prozessbedingungen innerhalb des Arbeitsbereichs der Prototyp-Prozessanlage derart, dass sich eine Änderung der Primärgröße ergibt und
  1. i. Ermittlung des Verhaltens der Sekundärgröße vor und nach der Änderung der Prozessbedingungen; oder
  2. ii. Ermittlung der Messperformance des zweiten Sensors beim Erfassen der Primärgröße vor und nach der Änderung der Prozessbedingungen;

The order of steps a) and b) can be chosen as desired, so the assembly of the second sensors can be carried out before mounting the meter.

• c) change of process conditions within the working range of the prototype process plant such that a change of the primary size results and
  1. i. Determining the behavior of the secondary quantity before and after the change of the process conditions; or
  2. ii. Determination of the measuring performance of the second sensor when detecting the primary quantity before and after the change of the process conditions;

Zur Erstellung von Korrelations-Datensätzen und darauf basierend Korrelationsalgorithmen werden die Prozessbedingungen innerhalb des Arbeitsbereichs der Prozessanlage geändert. So kann beispielsweise der Zulauf an Medium in einen Tank geändert werden oder aber die Temperatur des Mediums oder dergleichen.To create correlation records and correlation algorithms based on them, the process conditions within the workspace of the process plant are changed. For example, the feed to medium in a tank can be changed or the temperature of the medium or the like.

An dieser Stelle des Verfahrens kann auch festgestellt werden, dass die Prototyp-Prozessanlage um weitere zweite Sensoren ergänzt werden muss zur optimierten Erfassung von Messdaten oder zweite Sensoren vorteilhaft entfallen können, da eine hinreichende Messperformance auch mit weniger zweite Sensoren gewährleistet ist.At this point of the method can also be determined that the prototype process plant must be supplemented by additional second sensors for the optimized acquisition of measurement data or second sensors can be advantageously eliminated, as a adequate measurement performance is guaranteed even with fewer second sensors.

An dieser Stelle des Verfahrens kann auch festgestellt werden, welche zweiten Sensoren beispielsweise aufgrund hoher Belastung benachbart mit redundanten zweiten Sensoren ausgestattet werden sollten.At this point of the method can also be determined which second sensors should be equipped, for example, due to high load adjacent to redundant second sensors.

In einem Schritt

• d) erfolgt sodann ein Erstellen eines Datensatzes umfassend die Sekundärgröße und/oder die Primärgröße die durch die zweiten Sensoren erfasst werden und der Primärgröße die durch das Messgerät erfasst wurde bei den unterschiedlichen Prozessbedingungen;

In one step

• d) is then carried out creating a data set comprising the secondary size and / or the primary size that are detected by the second sensors and the primary size that was detected by the meter at the different process conditions;

Schließlich erfolgt in einer erfindungsgemäßen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Schritt

• e) eine Serienfertigung einer zur Prototyp-Prozessanlage geometrischidentischen Prozessanlage jeweils mit einer Steuer- und Auswerteeinheit und ausschließlich mit den zweiten Sensoren, wobei eine Bestimmung der Primargröße durch die Steuer- und Auswerteeinheit mit Hilfe des in Schritt d) erzeugten Datensatzes erfolgt.

Finally, in a variant of the inventive method according to the invention in step

• e) a series production of a prototype process plant geometrically identical process plant each with a control and evaluation and only with the second sensors, wherein a determination of the primary size by the control and evaluation by means of the data generated in step d) record.

Alternativ kann in Schritt

• e) ein Ausbau des Messgerätes, also ein Rückbau der teuren Messstelle, erfolgen und ein Weiterbetrieb der Prozessanlage ausschließlich mit den zweiten Sensoren, wobei eine Bestimmung der Primargröße durch die Steuer- und Auswerteeinheit mit Hilfe des in Schritt d) erzeugten Datensatzes erfolgt.

Alternatively, in step

• e) an expansion of the measuring device, ie a dismantling of the expensive measuring point, carried out and continued operation of the process plant exclusively with the second sensors, wherein a determination of the primary size by the control and evaluation by means of the data generated in step d) record.

Durch die im erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagene Vorgehensweise kann eine Art Kalibrierung des Sensor-Netzwerkes aus zweiten Sensoren zur Nachbildung identischer Prozessanlagen erfolgen.By the procedure proposed in the method according to the invention, a kind of calibration of the sensor network from second sensors for simulating identical process plants can take place.

Das Verfahren kann vorzugsweise unter Realbedingungen ausgeführt werden. Es kann allerdings auch in einem Simulationsprogramm durchgeführt werden.The method may preferably be carried out under real conditions. However, it can also be done in a simulation program.

Trotz des Einsatzes günstigerer oder minderwertiger Sensoren können durch das Verfahren diese Sensoren eingelernt werden, wodurch eine sehr gute Messperformance erreicht werden kann.Despite the use of more favorable or inferior sensors, these sensors can be taught in by the method, whereby a very good measurement performance can be achieved.

Die zweiten Sensoren können auch teilweise, jedoch nicht vollständig, baugleich zu den ersten Sensoren sein. So ist es beispielsweise möglich, dass teurere, jedoch genauere Sensoren als Stützstelle für weitere ungenauere Sensoren dienen, beispielsweise als interne Kalibrierstandards für diese ungenaueren Sensoren.The second sensors may also be partially, but not completely, identical in construction to the first sensors. For example, it is possible that more expensive but more accurate sensors serve as a support point for further inaccurate sensors, for example as internal calibration standards for these less accurate sensors.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Es ist von Vorteil, wenn das Messgerät in Schritt a) als Messgerät zur Ermittlung der Primärgröße ein Durchflussmessgerät, Füllstandsmessgerät, Druckmessgerät, pH- Messgerät und/oder ein Sensor zur Bestimmung einer Stoffmenge, einer Leitfähigkeit, eines Redoxpotentials, einer Trübung oder einer Konzentration, z.B. der Sauerstoffkonzentration, genutzt wird.It is advantageous if the measuring device in step a) as a measuring device for determining the primary size of a flow meter, level gauge, pressure gauge, pH meter and / or a sensor for determining a substance amount, a conductivity, a redox potential, a turbidity or a concentration, eg the oxygen concentration is used.

Als minderwertige und/oder günstige Sensoren zur Erfassung der Sekundärmessgröße einer oder mehrere Neigungs- und/oder Oszillationssensoren, insbesondere auf Basis eines Kreiselsensors bzw. Gyroskops, Temperatursensoren, akustische Sensoren, insbesondere Schallsensoren, sowie Luftfeuchtesensoren, Näherungssensoren, Beschleunigungssensoren, elektrochemische Sensoren und/oder optische Sensoren, insbesondere Sensoren zur Trübungsmessung, genutzt werden. As inferior and / or cheap sensors for detecting the Sekundärmessgröße one or more inclination and / or oscillation sensors, in particular based on a gyroscope or gyroscope, temperature sensors, acoustic sensors, in particular sound sensors, and humidity sensors, proximity sensors, acceleration sensors, electrochemical sensors and / or optical sensors, in particular sensors for turbidity measurement, can be used.

Die zweiten Sensoren zur Erfassung der Primärgröße und/oder der Sekundärgröße können vorteilhaft in MEMS-Bauweise ausgeführt sein.The second sensors for detecting the primary size and / or the secondary size can advantageously be designed in MEMS construction.

Günstiger im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet die Gesamtzahl an zweiten Sensoren insbesondere günstiger in

1. a) den Anschaffung- und/oder Herstellungskosten,
2. b) den Energiekosten im Betrieb,
3. c) in den Wartungskosten und/oder
4. d) im Platzbedarf

sind als der oder die ersten Sensoren.Cheaper in the context of the present invention means the total number of second sensors in particular cheaper in

1. a) the acquisition and / or production costs,
2. b) energy costs in operation,
3. c) in the maintenance costs and / or
4. d) in space requirements

are the first or the first sensors.

Minderwertiger im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet insbesondere, dass zumindest eine Mehrzahl an zweiten Sensoren

1. a) einen kleineren Messbereich,
2. b) eine geringere Lebensdauer,
3. c) eine geringere Präzision,
4. d) eine geringere Selektivität,
5. e) eine langsamere Ansprechzeit,
6. f) störungsanfälliger und/oder
7. g) eine geringere Reproduzierbarkeit

als der erste Sensor oder die ersten Sensoren des Messgerätes aufweist.Inferior in the sense of the present invention means in particular that at least a plurality of second sensors

1. a) a smaller measuring range,
2. b) a shorter life,
3. c) a lower precision,
4. d) a lower selectivity,
5. e) a slower response time,
6. f) fault-prone and / or
7. g) a lower reproducibility

as the first sensor or the first sensors of the measuring device has.

Bei einer seriengefertigten Prozessanlage oder bei der Prozessanlage nach Abbau des Messgerätes kann eine Ausgabe der zeitaktuellen Zustandsangabe der Prozessanlage erfolgen, welche unter Berücksichtigung der Sekundärgrößen ermittelt wurde. In a mass-produced process plant or in the process plant after dismantling of the meter, an output of the current status of the process plant can be output, which was determined taking into account the secondary variables.

Vorteilhaft kann bei der seriengefertigten Prozessanlage nach Anspruch 1 oder bei der Prozessanlage nach Anspruch 2 (nach Abbau des Messgerätes) bei einem Sensorausfall eines ersten aus einer Gruppe der zweiten Sensoren zur Ermittlung der Primärgröße und/oder der Sekundärgröße ein zweiter Sensor dieser Sensorengruppe die Ermittlung der Primärgröße und/oder der Sekundärgröße übernehmen, wobei vor oder bei der Inbetriebnahme, also bei der Übernahme der Messfunktion des ersten Sensors durch den zweiten vorgenannten Sensoren eine Übertragung der Sensor-Betriebsparameter des ersten Sensors an den zweiten Sensors der Sensorgruppe erfolgt.Advantageously, in the mass-produced process plant according to claim 1 or in the process plant according to claim 2 (after degradation of the measuring device) in a sensor failure of a first of a group of the second sensors for determining the primary size and / or the secondary size, a second sensor of this sensor group, the determination of Primary size and / or take the secondary size, wherein prior to or during commissioning, ie when assuming the measurement function of the first sensor by the second aforementioned sensors, a transmission of the sensor operating parameters of the first sensor to the second sensor of the sensor group.

Anhand der vom Messgerät ermittelten Primärgröße können die Messwerte des zweiten Sensors oder der zweiten Sensoren zur Bestimmung der Primärgröße und/oder einer oder mehrerer Sekundärgröße vorteilhaft individuell gewichtet werden bei der Ermittlung der zeitaktuellen Zustandsangabe über den Zustand der Prozessanlage berücksichtigt werden.On the basis of the primary variable determined by the measuring device, the measured values of the second sensor or of the second sensors for determining the primary size and / or one or more secondary variables can advantageously be individually weighted when determining the current status information about the state of the process plant.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail und unter Zuhilfenahme der beiliegenden Figuren näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. So sind in Abwandlung des Ausführungsbeispiels vielfältige Ausführungsvarianten realisierbar. Einzelne Merkmale des Ausführungsbeispiels können für sich genommen vorteilhaft sein und auch in anderen Ausführungsvarianten genutzt werden.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be explained in detail and with the aid of the accompanying figures. The invention is not limited to the embodiment. Thus, in a modification of the embodiment, a variety of embodiments can be realized. Individual features of the embodiment can be advantageous per se and used in other embodiments.

Es zeigen:

• 1 Darstellung einer Prozessanlage gefertigt nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

• 1 Representation of a process plant manufactured according to a variant of the method according to the invention.

1 zeigt eine Prozessanlage 1 umfassend einen Tank 2 mit einer z.B. durch eine Flanschverbindung 6 angeschlossenen Prozessleitung 3. Die Prozessanlage weist ein Ventil 8 als Zulaufventil auf. 1 shows a process plant 1 comprising a tank 2 with a for example by a flange connection 6 connected process line 3 , The process plant has a valve 8th as an inlet valve.

Die Prozessanlage 1 weist eine Reihe von Sensoren 4 auf, welche eine Sekundärgröße ermitteln. Beispielsweise kann es sich um einen Temperatursensor handeln, welcher aufgrund auf Grund exo- oder endothermischer Effekte bei einem an sich bekannten Prozess die Menge einer zudosierten Komponente, z.B. Säurezugabe in einer Base, ermittelt. Als Primärgröße wird die Durchflussmenge im Dosierintervall ermittelt und als Sekundärgröße die Temperaturänderung im Dosierzeitintervall. Anhand der parallel ermittelten Sekundärgröße und der Primärgröße durch ein hochwertiges Messgerät 5 kann durch Abgleich beider vorgenannter Größen ein Rechenalgorithmus und/oder ein prozessspezifischer Datensatz auf einem Datenspeicher einer Steuer- und/oder Auswerteanordnung der Prozessanlage hinterlegte werden.The process plant 1 has a number of sensors 4 on, which determine a secondary size. For example, it may be a temperature sensor which, on the basis of exo- or endothermic effects in a process known per se, determines the amount of a component added, for example acid addition in a base. The primary quantity is the flow rate in the dosing interval and the secondary variable the temperature change in the dosing time interval. On the basis of the parallel determined secondary size and the primary size by a high-quality measuring device 5 For example, by matching both aforementioned variables, a calculation algorithm and / or a process-specific data record can be stored on a data memory of a control and / or evaluation arrangement of the process plant.

Alternativ kann auch eine Primärgröße, z.B. ein Durchfluss anhand eines günstigen MEMS-Durchflussmessgerätes, beispielsweise eines thermischen Durchflussmessgerätes als zweiter Sensor ermittelt werden, wohingegen die Primärgröße auch durch ein hochgenaues magnetisch-induktives Durchflussmessgerät oder Coriolis-Durchflussmessgerät ermittelt wird.Alternatively, a primary size, e.g. a flow is determined using a low-cost MEMS flow meter, for example a thermal flow meter as a second sensor, whereas the primary size is also determined by a highly accurate electromagnetic flowmeter or Coriolis flowmeter.

Die Sensoren zur Ermittlung der Sekundärgröße sind dabei günstige und/oder minderwertige Sensoren.The sensors for determining the secondary size are cheap and / or inferior sensors.

Anschließend können die erstellten Datensätze zum Betrieb der Prozessanlage unter ausschließlicher Verwendung der zweiten minderwertigen und/oder günstigen Sensoren verwendet werden.Subsequently, the created datasets can be used to operate the process plant using only the second inferior and / or low cost sensors.

Das Messgerät mit den hochgenauen Sensoren kann abgebaut werden. Alternativ können die erstellten Datensätze zur Reproduzierung identischer Prozessanlagen die mit ausschließlich zweiten günstigen und/oder minderwertigen Sensoren bestückt ist.The measuring device with the high-precision sensors can be dismantled. Alternatively, the created data sets for reproducing identical process equipment is equipped with only second cheap and / or inferior sensors.

Beim vorbeschriebene Verfahren zur Inbetriebnahme einer Prozessanlage kann mit wenigen hochwertigen Messstellen das Erfassen von Prozessparametern erfolgen, welche genutzt werden um günstige Messstellen einzulernen.In the method described above for commissioning a process plant, it is possible to record process parameters with a few high-quality measuring points, which are used to teach in favor of low-cost measuring points.

Dadurch werden die Kosten zum Installieren und Betreiben der Messstellen reduziert, ohne Kompromisse bei Qualität der Prozessführung einzugehen.This reduces the cost of installing and operating the process tags without compromising process control quality.

In einer ersten Phase ist eine Prozessanlage noch mit hochwertigen Messstellen und mit einer Vielzahl von verteilten, einfachen, kostengünstigen Sensoren (Nervensystem) ausgestattet.In a first phase, a process plant is equipped with high-quality measuring points and a large number of distributed, simple, cost-effective sensors (nervous system).

Zunächst wird die Prozessanlage anhand der Messdaten der hochwertigen Messstellen bzw. durch hochgenaue Messgeräte 5 betrieben.First, the process plant is based on the measurement data of the high-quality measuring points or high-precision measuring devices 5 operated.

Die Anordnung der zweiten günstigen und/oder minderwertigen Sensoren wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Nervensystems verstanden. Die Eingangsdaten dieses Nervensystems wird durch die zweiten Sensoren 4 erfasst, und mit den Daten der hochgenauen Messgeräte 5 korreliert. Es werden somit Datensätze und Rechenalgorithmen erzeugt.The arrangement of the second cheap and / or inferior sensors is understood in the context of the present invention as a nervous system. The input data of this nervous system is through the second sensors 4 recorded, and with the data of high-precision measuring instruments 5 correlated. Thus, data sets and calculation algorithms are generated.

Wenn eine ausreichende Datenbasis erstellt ist, kann der Prozess anhand der durch das Nervensystem gewonnenen Daten und Informationen betrieben werden. Ggf. können die hochwertigen Messstellen bzw. Messgeräte 5 entfernt werden.Once a sufficient database has been created, the process can be run based on the data and information generated by the nervous system. Possibly. can the high-quality measuring points or measuring devices 5 be removed.

Alternativ oder zusätzlich kann die Prozessanlage als Prototyp-Prozessanlage im Rahmen einer Serienfertigung geklont werden.Alternatively or additionally, the process plant can be cloned as a prototype process plant in a series production.

Dabei werden die seriengefertigten bzw. geklonten Prozessanlagen nur mit dem Nervensystem bzw. mit den zweiten Sensoren und den zuvor erzeugten Datensätzen und Rechenalgorithmen ausgestattet und es kann auf die hochwertigen Messstellen verzichtet werden.The series-produced or cloned process systems are equipped only with the nervous system or with the second sensors and the previously generated data sets and calculation algorithms and it can be dispensed with the high-quality measuring points.

Sofern die Rückführung von Signalen des Nervensystems auf konventionelle Prozessparameter gefordert ist, ist bezüglich dieser Prozessparameter in der ersten Phase eine Korrelation mit dem Verhalten des Nervensystems zu etablieren.If the feedback of signals from the nervous system to conventional process parameters is required, a correlation with the behavior of the nervous system is to be established with regard to these process parameters in the first phase.

Die zweiten Sensoren können zudem an ungastlicher Position angeordnet sein, so dass Dauereinsatz nicht vertretbar ist. Dabei dient der zweite Sensor als Einwegsensor. Bei Defekt wird dieser Sensor somit nicht repariert, sondern ausgetauscht.The second sensors can also be arranged in an inhospitable position, so that continuous use is not justifiable. The second sensor serves as a one-way sensor. If defective, this sensor is thus not repaired, but replaced.

Zudem können die zweiten Sensoren aufgrund ihrer guten Verfügbarkeit auch an einer Vielzahl von komplizierten Messstellen eingesetzt werden, beispielsweise an Rohrkrümmungen 7, an Aus- und Einläufen und dergleichen. Dies ist in 1 dargestellt. Da an diesen Messstellen jedoch bei Änderung von Primärgrößen sich auch die Sekundärgrößen am deutlichsten ändern können die dort auftretenden Änderungen besser erfasst und ausgewertet werden. Beispielsweise ändert sich das Anströmverhalten eines Mediums an einen Temperatursensor im Bereich einer Rohrkrümmung wesentlich deutlicher als in einem geraden Rohrabschnitt.In addition, the second sensors can be used due to their good availability at a variety of complicated measuring points, such as pipe bends 7 , at exits and enemas and the like. This is in 1 shown. Since, however, at these measuring points, when the primary quantities change, the secondary quantities can change most clearly, the changes occurring there are better recorded and evaluated. For example, the flow behavior of a medium to a temperature sensor in the region of a pipe bend changes much more clearly than in a straight pipe section.

Alternativ kann auch der zweite Sensor auch als Single-Use Sensor verwandt werden. So ist es möglich den Sensor für kurzzeitige Messungen, z.B. in Metallschmelzen, bei aggressiven Messmedien (z.B. Flusssäure) oder dergleichen zu verwenden.Alternatively, the second sensor can also be used as a single-use sensor. Thus, it is possible to use the sensor for short term measurements, e.g. in molten metals, in aggressive measuring media (e.g., hydrofluoric acid) or the like.

Die Wahl der zweiten Sensoren und der Sekundärgrößen kann von der Art des Messmediums bzw. des Prozesses abhängen, welcher mit der Prozessanlage gefahren werden soll.The choice of the second sensors and the secondary variables may depend on the type of the measuring medium or the process which is to be run with the process plant.

So kann z.B. unter bestimmten Prozessbedingungen ein Durchmischungsgrad über eine Temperaturmessung ermittelt werden.Thus, e.g. Under certain process conditions, a degree of mixing can be determined via a temperature measurement.

Weitere Korrelationen (Paarungen aus Primär- und Sekundärgrößen) werden nachfolgend aufgeführt:

• - Vibrationsfeld korreliert mit Durchfluss.
• - Mechanische Spannungen und Dehnungen korrelieren mit Druck/Füllstand.
• - Temperatur wird weiter als Temperatur erfasst, allerdings vorzugsweise als Temperaturfeld
• - Pumpenleistung korreliert mit Drehzahl
• - Trockengrad einer Sprühtrocknung korreliert mit akustischen Signalen, welche durch ein Mikrofon an der Düse des Sprühtrockners erfassbar sind
• - die Viskosität eines Mediums in einer Extruderschnecke korreliert mit der Leistungsaufnahme als Viskositätsmaß
• - der pH-Wert korreliert mit der Leitfähigkeit und/oder elektrochemischen Potentialen (z.B. Redoxpotentialen)
• - die Stoffkonzentration korreliert mit elektrochemischen Potentialen.

Further correlations (pairings of primary and secondary variables) are listed below:

• - Vibration field correlates with flow.
• - Mechanical stresses and strains correlate with pressure / level.
• - Temperature is detected as temperature, but preferably as a temperature field
• - Pump capacity correlates with speed
• - Drying degree of spray drying correlates with acoustic signals which can be detected by a microphone on the nozzle of the spray dryer
• - The viscosity of a medium in an extruder screw correlates with the power consumption as a viscosity measure
• the pH value correlates with the conductivity and / or electrochemical potentials (eg redox potentials)
• - The substance concentration correlates with electrochemical potentials.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung müssen jedoch nicht zwingend Primärgrößen durch Korrelation über das Erfassen mit Sekundärgrößen ermittelt werden. Es ist auch möglich, dass die zweiten Sensoren ebenfalls Primärgrößen erfassen. Dabei sind die zweiten Sensoren jedoch wesentlich günstiger oder minderwertiger als die hochwertigen Sensoren eines Messgerätes, so dass sie für den Prozess von den hochwertigen Messstellen eingelernt werden müssen.In the context of the present invention, however, it is not absolutely necessary to determine primary variables by correlation via detection with secondary variables. It is also possible that the second sensors also detect primary quantities. However, the second sensors are much cheaper or inferior than the high-quality sensors of a measuring device, so that they have to be taught for the process of the high-quality measuring points.

Auch hier kommt ein Korrelationsprinzip zum Tragen. So ist es möglich zweite Sensoren mit unterschiedlichen Messbereichen sequentiell zuzuschalten und die Messdaten des jeweiligen Sensors je nach Messbereich zu gewichten. Die Gesamtheit an zweiten Sensoren liefert sodann das Messergebnis für die Primärgröße.Again, a correlation principle comes into play. It is thus possible to connect second sensors with different measuring ranges sequentially and to weight the measured data of the respective sensor depending on the measuring range. The totality of second sensors then provides the measurement result for the primary size.

Vorteilhaft können die zweiten Sensoren zudem zur Steuerung von Stellmitteln, wie Pumpen und/oder Ventile, in der Prozessanlage eingesetzt werden. Daher ist auch am Ventil 8 der Prozessanlage 1 ein zweiter Sensor 4 angeordnetAdvantageously, the second sensors can also be used to control actuating means, such as pumps and / or valves, in the process plant. Therefore, also on the valve 8th the process plant 1 a second sensor 4 disposed

Claims (12)

Verfahren zur Sensorbestückung einer Prozessanlage (1), insbesondere in einem vordefinierten Arbeitsbereich der Prozessanlage (1), umfassend die folgenden Schritte: a) Ausrüstung einer Prototyp-Prozessanlage mit zumindest einem Messgerät (5) umfassend einen oder mehrere erste Sensoren zur Ermittlung einer Primärgröße; b) Ausrüstung der Prototyp-Prozessanlage (1) mit einer Mehrzahl an zweite Sensoren (4) zur Bestimmung der Primärgröße oder zumindest einer Sekundärgröße, welche sich in Abhängigkeit zur Primärgröße ändert, wobei die Gesamtzahl an zweiten Sensoren (4) günstiger und/oder eine Mehrheit an zweiten Sensoren minderwertiger sind als der erste Sensor oder die Gesamtzahl an ersten Sensoren des Messgerätes (5); c) Änderung von Prozessbedingungen innerhalb des Arbeitsbereichs der Prototyp-Prozessanlage (1) derart, dass sich eine Änderung der Primärgröße ergibt und i. Ermittlung des Verhaltens der Sekundärgröße vor und nach der Änderung der Prozessbedingungen; oder ii. Ermittlung der Messperformance der zweiten Sensoren (4) beim Erfassen der Primärgröße vor und nach der Änderung der Prozessbedingungen; d) Erstellen eines Datensatzes umfassend die Sekundärgröße und/oder die Primärgröße die durch die zweiten Sensoren (4) erfasst wurden und der Primärgröße die durch das Messgerät (5) erfasst wurde bei den unterschiedlichen Prozessbedingungen; und e) Serienfertigung einer zur Prototyp-Prozessanlage (1) geometrischidentischen Prozessanlage jeweils mit einer Steuer- und Auswerteeinheit und ausschließlich mit den zweiten Sensoren (4), wobei eine Bestimmung der Primargröße durch die Steuer- und Auswerteeinheit mit Hilfe des in Schritt d) erzeugten Datensatzes erfolgt.Method for sensor assembly of a process plant (1), in particular in a predefined working area of the process plant (1), comprising the following steps: a) Equipment of a prototype process plant with at least one measuring device (5) comprising one or more a plurality of first sensors for determining a primary quantity; b) equipment of the prototype process plant (1) having a plurality of second sensors (4) for determining the primary size or at least one secondary size, which changes in dependence on the primary size, the total number of second sensors (4) cheaper and / or a Majority of second sensors are inferior than the first sensor or the total number of first sensors of the measuring device (5); c) change of process conditions within the working range of the prototype process plant (1) such that a change of the primary size results and i. Determining the behavior of the secondary quantity before and after the change of the process conditions; or ii. Determining the measurement performance of the second sensors (4) when detecting the primary size before and after the change of the process conditions; d) creating a data set comprising the secondary size and / or the primary size detected by the second sensors (4) and the primary size detected by the measuring device (5) at the different process conditions; and e) serial production of a prototype process plant (1) geometrically identical process plant each with a control and evaluation and only with the second sensors (4), wherein a determination of the primary size by the control and evaluation using the generated in step d) Record is done. Verfahren zur Sensorbestückung einer Prozessanlage (1), insbesondere in einem vordefinierten Arbeitsbereich der Prozessanlage (1), umfassend die folgenden Schritte: a) Ausrüstung einer Prozessanlage (1) mit zumindest einem Messgerät (5) umfassend einen oder mehrere erste Sensoren zur Ermittlung einer Primärgröße; b) Ausrüstung der Prozessanlage mit einer Mehrzahl an zweiten Sensoren (4) zur Bestimmung der Primärgröße oder zumindest einer Sekundärgröße, welche sich in Abhängigkeit zur Primärgröße ändert, wobei die Gesamtzahl an zweiten Sensoren (4) günstiger und/oder eine Mehrheit an zweiten Sensoren minderwertiger ist als der erste Sensor oder die Gesamtzahl an ersten Sensoren des Messgerätes (5); c) Änderung von Prozessbedingungen innerhalb des Arbeitsbereichs der Prozessanlage (1) derart, dass sich eine Änderung der Primärgröße ergibt und i. Ermittlung des Verhaltens der Sekundärgröße vor und nach der Änderung der Prozessbedingungen; oder ii. Ermittlung der Messperformance des zweiten Sensors (4) beim Erfassen der Primärgröße vor und nach der Änderung der Prozessbedingungen; d) Erstellen eines Datensatzes umfassend die Sekundärgröße und/oder die Primärgröße die durch die zweiten Sensoren (4) erfasst werden und der Primärgröße die durch das Messgerät (5) erfasst wurde bei den unterschiedlichen Prozessbedingungen; und e) Deinstallation des Messgerätes (5) und Weiterbetrieb der Prozessanlage (1) ausschließlich mit den zweiten Sensoren (4), wobei eine Bestimmung der Primargröße durch die Steuer- und Auswerteeinheit mit Hilfe des in Schritt d) erzeugten Datensatzes erfolgt.Method for sensor assembly of a process plant (1), in particular in a predefined working area of the process plant (1), comprising the following steps: a) Equipment of a process plant (1) with at least one measuring device (5) comprising one or more first sensors for determining a primary size; b) equipment of the process plant with a plurality of second sensors (4) for determining the primary size or at least one secondary variable, which changes in dependence on the primary size, the total number of second sensors (4) cheaper and / or a majority of second sensors inferior is the first sensor or the total number of first sensors of the measuring device (5); c) change of process conditions within the working range of the process plant (1) such that a change of the primary size results and i. Determining the behavior of the secondary quantity before and after the change of the process conditions; or ii. Determining the measurement performance of the second sensor (4) when detecting the primary size before and after the change of the process conditions; d) creating a data set comprising the secondary size and / or the primary size detected by the second sensors (4) and the primary quantity detected by the measuring device (5) under the different process conditions; and e) Deinstallation of the measuring device (5) and further operation of the process plant (1) exclusively with the second sensors (4), wherein a determination of the primary size by the control and evaluation by means of the data generated in step d) record. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgerät (5) zur Ermittlung der Primärgröße ein Durchflussmessgerät, Füllstandsmessgerät, Druckmessgerät, pH- Messgerät und/oder ein Sensor zur Bestimmung einer Stoffmenge, einer Leitfähigkeit, eines Redoxpotentials, einer Trübung oder einer Konzentration, z.B. der Sauerstoffkonzentration, genutzt wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that as a measuring device (5) for determining the primary size of a flow meter, level gauge, pressure gauge, pH meter and / or a sensor for determining a substance amount, a conductivity, a redox potential, a turbidity or a concentration, eg the oxygen concentration, is being used. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren (4) zur Erfassung der Sekundärgröße einer oder mehrere Neigungs- und/oder Oszillationssensoren, insbesondere auf Basis eines Kreiselsensors bzw. Gyroskops, Temperatursensoren, akustische Sensoren, insbesondere Schallsensoren, sowie Luftfeuchtesensoren, Näherungssensoren, Beschleunigungssensoren, elektrochemische Sensoren und/oder optische Sensoren, insbesondere Sensoren zur Trübungsmessung, genutzt werden.Method according to Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that as sensors (4) for detecting the secondary size of one or more inclination and / or oscillation sensors, in particular based on a gyroscope or gyroscope, temperature sensors, acoustic sensors, in particular sound sensors, and humidity sensors, proximity sensors, acceleration sensors, electrochemical sensors and / or optical sensors, in particular sensors for turbidity measurement, can be used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtzahl an zweiten Sensoren (4) günstiger in a) den Anschaffung- und/oder Herstellungskosten, b) Energiekosten im Betrieb, c) in den Wartungskosten und/oder d) im Platzbedarf als der erste Sensor und/oder die Gesamtzahl an ersten Sensoren des Messgerätes (5) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the total number of second sensors (4) is cheaper in a) the purchase and / or production costs, b) energy costs in operation, c) in the maintenance costs and / or d) in space requirements the first sensor and / or the total number of first sensors of the measuring device (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Mehrheit der zweiten Sensoren (4) minderwertiger ist, da diese zweiten Sensoren a) einen kleineren Messbereich, b) eine geringere Lebensdauer, c) eine geringere Präzision, d) eine geringere Selektivität, e) eine langsamere Ansprechzeit, f) störungsanfälliger und/oder g) eine geringere Reproduzierbarkeit als der erste Sensor oder die Gesamtzahl an ersten Sensoren des Messgerätes (5) aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a majority of the second sensors (4) is inferior, since these second sensors a) a smaller measuring range, b) a lower life, c) a lower precision, d) a lower selectivity , e) a slower response time, f) less susceptible to failure and / or g) has a lower reproducibility than the first sensor or the total number of first sensors of the measuring device (5). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Sensoren (4) zur Erfassung der Primärgröße und/oder der Sekundärgröße in MEMS-Bauweise ausgeführt sind. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second sensors (4) are designed for detecting the primary size and / or the secondary size in MEMS design. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer seriengefertigten Prozessanlage eine Ausgabe der zeitaktuellen Zustandsangabe der Prozessanlage erfolgt, welche unter Berücksichtigung der Sekundärgrößen ermittelt wurde.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a mass-produced process plant, an output of the current status information of the process plant takes place, which was determined taking into account the secondary variables. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der seriengefertigten Prozessanlage nach Anspruch 1 oder bei der Prozessanlage nach Anspruch 2 bei einem Sensorausfall eines ersten der zweiten Sensoren (4) zur Ermittlung der Primärgröße und/oder der Sekundärgröße ein zweiter der zweiten Sensoren (4) die Ermittlung der Primärgröße und/oder der Sekundärgröße übernimmt, wobei vor oder bei Inbetriebnahme des zweiten der zweiten Sensoren (4) eine Übertragung der Sensor-Betriebsparameter des ersten der zweiten Sensoren (4) an den zweiten der zweiten Sensoren (4) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the mass-produced process plant according to Claim 1 or at the process plant Claim 2 in a sensor failure of a first of the second sensors (4) for determining the primary size and / or the secondary size, a second of the second sensors (4) assumes the determination of the primary size and / or the secondary size, wherein before or during commissioning of the second of the second sensors ( 4), a transmission of the sensor operating parameters of the first of the second sensors (4) to the second of the second sensors (4) takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der vom Messgerät (5) ermittelten Primärgröße, die Messwerte des zweiten Sensors (4) oder der zweiten Sensoren (4) zur Bestimmung der Primärgröße und/oder einer oder mehrerer Sekundärgröße individuell gewichtet bei der Ermittlung der zeitaktuellen Zustandsangabe berücksichtigt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, based on the primary variable determined by the measuring device (5), the measured values of the second sensor (4) or of the second sensors (4) for individually determining the primary size and / or one or more secondary variables the determination of the current status information are taken into account. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zweiten Sensoren (4) zur Bestimmung der Primärgröße und/oder der Sekundärgröße als Einwegsensor ausgebildet sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the second sensors (4) are designed to determine the primary size and / or the secondary size as a one-way sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zweiten Sensoren (4) zur Bestimmung der Primärgröße und/oder Sekundärgröße als Single-Use-Sensor ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the second sensors (4) for determining the primary size and / or secondary size is designed as a single-use sensor.

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