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Die Erfindung betrifft Messgerät für die Prozess- und Automatisierungstechnik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der Automatisierungs- und Prozesstechnik kommen häufig Sensoren bzw. Messgeräte zum Einsatz, die den erfassten Messwert - z.B. Druck, Temperatur, Durchfluss, aber auch Abstand oder Vibration - in ein diesen Messwert repräsentierendes Ausgangssignal in Form eines analogen oder digitalen Strom- oder Spannungssignals umwandeln und dieses Signal an ihrem Kabel- oder Steckeranschluss, aber teilweise auch drahtlos zur weiteren Verarbeitung einer übergeordneten Steuereinheit anbieten, bspw. einer SPS.
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Ein typisches Messgerät besteht zunächst aus einem Sensorelement, auch als Messwertaufnehmer bezeichnet, das der Erfassung und Umwandlung einer physikalischen Messgröße eines Prozesswerts in ein Messsignal dient. Des Weiteren ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die häufig als Mikrocontroller ausgeführt ist und in der die vom Sensorelement generierten Messsignale aufbereitet, d.h. verstärkt, und zumeist auch schon verarbeitet werden. Die Auswerteinheit ist ausgangsseitig sowohl mit einer Anzeigeeinheit als auch mit einer Kommunikationsschnittstelle verbunden, über die die aufbereiteten Messsignale an die bereits erwähnte Steuereinheit übertragen werden können. Auf der Anzeigeeinheit werden die aktuellen Messwerte angezeigt. Des Weiteren dient die Anzeigeeinheit häufig auch zum Einrichten und Parametrieren des Messgeräts. Hierzu verfügt das Messgerät zusätzlich noch über entsprechende Eingabemöglichkeiten.
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Allerdings gibt es auch Messgeräte mit einer kleinen und kompakten Bauform, bei denen bewusst auf eine Anzeigeeinheit verzichtet wurde. In dem Fall werden die Messsignale direkt an die Steuereinheit übertragen, wo sie dann visualisiert und von dort auch parametriert werden können.
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Bekannt ist in der Automatisierungs- und Prozesstechnik darüber hinaus die Verwendung einer Standard-Kommunikationsschnittstelle, die dem IO-Link-Standard entspricht. Der IO-Link-Standard ist ein spezielles Kommunikationssystem der Industrieautomatisierung, der zur Anbindung intelligenter Sensoren bzw. Messgeräte und Aktoren, die auch als Feldgeräte bezeichnet werden, an ein Steuerungsnetzwerk (Automatisierungssystem), das weitere Messgeräte umfasst, dient. Der IO-Link-Standard ist in der Norm IEC 61131-9 unter der Bezeichnung „Single-drop digital communication interface for small sensors and actuators“ (SDCI) normiert. Die Standardisierung umfasst dabei sowohl die elektrischen Anschlussdaten als auch ein digitales Kommunikationsprotokoll, über das die Sensoren und Aktoren mit dem Automatisierungssystem in Datenaustausch treten.
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Es besteht der Bedarf, dass die Messdaten mehrerer Messgeräte, die in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind, zentral abgerufen werden können. Dies wäre zwar grundsätzlich über die Steuereinheit (SPS) möglich, jedoch ist diese zumeist entfernt angeordnet und deswegen nicht so kurzfristig einsehbar wie häufig gewünscht. Insbesondere bei in sich abgeschlossenen Einheiten einer Gesamtanlage, bspw. eines einzelnen Tanks oder einer einzelnen Werkzeugmaschine, sind eine Vielzahl von kleinen, zumeist auch nicht so leicht einsehbaren Sensoren bzw. Messgeräten verbaut. Hier möchte man vor Ort schnell und auf einen Blick die Messdaten dieser Einheit abrufen können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Daten von einzelnen Messgeräten, die in einem Netzwerk miteinander verbunden sind, einfach und schnell an einer zentralen Stelle abrufen und einsehen zu können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Messgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Kern der Erfindung ist, dass die Daten von Messgeräten eines Netzwerks auf dem Display eines Messgeräts innerhalb dieses Netzwerks darstellbar sind. Bei den zuvor genannten Beispielen könnte dieses Messgerät dann dasjenige sein, welches am einfachsten zugänglich ist. Vorteilhafterweise ist dafür in diesem Messgerät eine Weiche vorgesehen, die wahlweise die Signale der Auswerteeinheit oder der Standard-Kommunikations-Schnittstelle an die Anzeigeeinheit weitergibt.
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Beispielhaft sei hier eine Werkzeugmaschine genannt, in der zumeist eine Vielzahl kleiner Drucksensoren verbaut sind. Da es im Inneren der Maschine regelmäßig auf eine kleine Baugröße und Robustheit ankommt, werden deswegen an diesen Stellen Messgerätetypen ohne eigene Anzeige verbaut. Ein Strömungsmessgerät zur Druckluftmessung wird dagegen eher außen in der Nähe des Druckluftanschlusses verbaut. Das Strömungsmessgerät wäre dann also gut sichtbar. Die Erfindung zielt jetzt darauf ab, die Werte der Drucksensoren auch auf dem Display des Strömungsmessgeräts anzeigen zu können.
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Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Füllmengenanzeige eines Tanks. Mit einem handelsüblichen Füllstandsmessgerät, bspw. nach dem Radarprinzip oder kapazitiv messend, kann zwar eine Füllhöhe erfasst werden, aber wenn der Tank keine senkrechten Wände aufweist, ist die Füllmenge nicht proportional zur Füllhöhe. Typischerweise soll aber eine Menge in Liter angezeigt werden. Es sind zwar Messgeräte bekannt, die eine Umrechnung anhand einer Tankgeometrie anbieten, aber die Auswahl an Tankformen ist dabei meist beschränkt und die Parametrierung umständlich. Insgesamt ist also diese Funktion in der Steuerungseinheit besser aufgehoben. Bislang fehlt es aber an einer Möglichkeit, den umgerechneten Messwert, d.h. die tatsächliche Füllmenge, aus der Steuerungseinheit im Display des Füllstandsmessgeräts vor Ort anzuzeigen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen schematisch:
- 1 einen Ausschnitt eines Netzwerks der Automatisierungstechnik mit verschiedenen Messgeräten der Prozess- und Automatisierungstechnik,
- 2 ein Prinzipaufbau eines erfindungsgemäßen Messgeräts.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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In 1 ist sehr schematisch ein Ausschnitt eines Netzwerks 8 der Automatisierungstechnik mit verschiedenen Messgeräten 1a, 1b, 1c der Prozess- und Automatisierungstechnik dargestellt. Dabei handelt es sich vorliegend bei den Bezugszeichen 1a und 1b um zwei Druckmessgeräte, wobei 1a ein sog. Transmittergerät in kompakter Bauweise ohne eigene Anzeige und Bedieneinheit darstellt und 1b ein Druckmessgerät mit eigener Anzeige und Bedieneinheit. Mit Bezugszeichen 1c ist ein Strömungs- bzw. Durchflussmessgerät bezeichnet, das hier beispielhaft als Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät (MID) dargestellt ist. Die abgebildeten Messgeräte stellen nur eine beispielhafte Auswahl dar und können durch alle denkbaren Messgeräte der Prozess- und Automatisierungstechnik, insbesondere zur Erfassung von Druck, Temperatur, Durchfluss, aber auch Abstand oder Vibration ersetzt werden.
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Bei dem Netzwerk 8 handelt es sich wie abgebildet vorzugsweise um eine sternförmige Verkabelung mit einer Steuereinheit 9, bspw. einer SPS. Entscheidend ist, dass die Anbindung der Messgeräte 1a, 1b, 1c über das IO-Link-Kommunikationssystem erfolgt. Nicht weiter abgebildet ist der IO-Link-Master, der die Schnittstelle zur überlagerten Steuerung 9 zur Verfügung stellt und die Kommunikation mit den angeschlossenen IO-Link-Messgeräten 1a, 1b, 1c steuert.
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Anzumerken ist, dass die Verwendung des IO-Link-Kommunikationssystems eine bevorzugte Ausführung unter den digitalen, bidirektionalen Kommunikationssystemen darstellt. Daneben gibt es auch noch weitere Systeme, wie bspw. PROFINET, mit denen die Erfindung ebenfalls ausführbar ist.
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Das erfindungsgemäße Messgerät 1 wird vorliegend durch das Durchflussmessgerät 1c dargestellt. Die Auswahl ist dabei beliebig, wobei das Durchflussmessgerät 1c vorliegend besonders geeignet ist, weil derartige Messgeräte häufig besonders große Anzeigeeinheiten 2 bzw. Displays aufweisen. Des Weiteren sind diese Messgeräte häufig auch deswegen geeignet, da sie - wie bereits eingangs erläutert - zumeist an Stellen in der Anlage montiert werden, die besonders leicht zugänglich sind, während kompakte Drucktransmitter eher versteckt und an unzugänglichen Positionen montiert sind.
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Das erfindungsgemäße Messgerät 1 stellt nun nach Bedarf die Daten, insbesondere aktuelle Messwerte, der anderen Messgeräte 1a, 1b des Netzwerks 8 auf seinem Display 2 dar. Damit ist es möglich, diese Daten kurzfristig einsehen zu können, ohne jedes Mal hierfür die Steuereinheit 9 abfragen zu müssen.
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In 2 ist schematisch das erfindungsgemäße Messgerät 1 in Form von Funktionsblöcken dargestellt. Zunächst gibt es das eigentliche Sensorelement 3, das die zu messende physikalische Größe erfasst und in eine für die Auswerteeinheit 4, bspw. ein Mikrocontroller, verständliches Signal wandelt. Die Auswerteeinheit 4 gibt dieses Signal zum einen an die Kommunikations-Schnittstelle 5 weiter, über die es mittels digitaler Kommunikation 6 an den IO-Link-Master und dann weiter an die Steuereinheit 9 weitergegeben wird. Die Auswerteeinheit 4 gibt das Signal aber auch an die Anzeigeeinheit 2 weiter, wo es dann entsprechend visualisiert wird.
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Die digitale Kommunikation 6 ist wie abgebildet bidirektional, so dass auch Signale vom Messgerät 1 empfangen werden. Neben den für die IO-Link-Kommunikation typischen Steuersignalen, mit denen das Messgerät 1 mit der Steuereinheit kommuniziert und u.a. auch darüber eingestellt und parametriert werden kann, sind damit auch Signale andere Messgeräte 1a, 1b des Netzwerks 8 gemeint. Diese Signale werden über die Steuereinheit 9 an das Messgerät 1 gesendet und dort von der Kommunikationsschnittstelle an eine Weiche 7 weitergegeben, die zwischen der Anzeigeeinheit 2 und der Auswerteeinheit 4 angeordnet ist. Diese Weiche 7 entscheidet dann, welche Signale an die Anzeigeeinheit 2 weitergegeben werden und dort visualisiert werden.
