DE102019112933A1 - Field device of automation technology for use in potentially explosive areas, method for monitoring gas tightness in a field device and method for manufacturing such a field device - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät (1) der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Prozessmedium. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einer ersten Leiterplatte (31) ein erster Gassensor (41) angeordnet ist, der dazu ausgestaltet ist, eine in einem Transmittergehäuse (10) vorliegende Konzentration zumindest eines Gases zu bestimmen und/oder zu überwachen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Überwachung der Gasdichtheit in einem erfindungsgemäßen Feldgerät (1) und ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Feldgeräts (1).The invention relates to a field device (1) in automation technology for determining and / or monitoring a process variable of a process medium. The invention is characterized in that a first gas sensor (41) is arranged on a first printed circuit board (31) and is designed to determine and / or monitor a concentration of at least one gas present in a transmitter housing (10). The invention also relates to a method for monitoring the gas tightness in a field device (1) according to the invention and a method for producing a field device (1) according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Prozessmedium, wobei das Feldgerät für einen Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ausgestaltet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung der Gasdichtheit in einem Feldgerät und Verfahren zur Herstellung eines ebensolchen Feldgeräts.The invention relates to a field device in automation technology for determining and / or monitoring a process variable of a process medium, the field device being designed for use in areas at risk of explosion. The invention also relates to a method for monitoring the gas tightness in a field device and a method for manufacturing such a field device.

Als Feldgeräte werden im Rahmen dieser Anmeldung im Prinzip alle Messgeräte zur Bestimmung und/oder Überwachung von Prozessgrößen bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Dabei handelt es sich beispielsweise um Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH-Redoxpotentialmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessgrößen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur, pH-Wert bzw. Leitfähigkeit erfassen.In the context of this application, field devices are, in principle, all measuring devices for determining and / or monitoring process variables that are used close to the process and deliver or process process-relevant information. These are, for example, level measuring devices, flow measuring devices, pressure and temperature measuring devices, pH redox potential measuring devices, conductivity measuring devices, etc., which record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature, pH value and conductivity.

Feldgeräte weisen oftmals eine, insbesondere zumindest zweitweise und/oder zumindest abschnittsweise mit einem Prozessmedium in Kontakt stehende Sensoreinheit auf, welche der Erzeugung eines von der Prozessgröße abhängigen Signals dient. Ferner weisen diese oftmals eine in einem Transmittergehäuse angeordnete Regel-/Auswerteeinheit auf, die der Verarbeitung und/oder Weiterleitung von von der Sensoreinheit erzeugten, insbesondere elektrischen und/oder elektronischen, Signalen dient. Typischerweise umfasst das Transmittergehäuse bzw. die darin angeordnete Regel-/Auswerteeinheit zumindest eine Leiterplatte mit darauf angeordneten Bauelementen.Field devices often have a sensor unit which is in contact with a process medium, in particular at least in part and / or at least in sections and which is used to generate a signal that is dependent on the process variable. Furthermore, these often have a control / evaluation unit arranged in a transmitter housing, which is used to process and / or forward signals generated by the sensor unit, in particular electrical and / or electronic signals. The transmitter housing or the control / evaluation unit arranged therein typically comprises at least one printed circuit board with components arranged thereon.

Derartige Feldgeräte, die auch in explosionsgefährdeten Bereichen betrieben werden sollen, müssen sehr hohen Sicherheitsanforderungen hinsichtlich des Explosionsschutzes genügen. Dabei geht es im Besonderen darum, die Bildung von Funken sicher zu vermeiden oder zumindest sicherzustellen, dass ein im Fehlerfall entstandener Funke keine Auswirkungen auf die Umgebung hat. Hierfür sind in entsprechenden Normen dazugehörige Schutzklassen definiert.Such field devices, which are also to be operated in potentially explosive areas, must meet very high safety requirements with regard to explosion protection. In particular, it is a matter of safely avoiding the formation of sparks or at least ensuring that a spark that occurs in the event of a fault has no impact on the environment. Corresponding protection classes are defined for this in the relevant standards.

In der Schutzklasse mit dem Namen „Eigensicherheit“ (Ex-i) wird der Explosionsschutz dadurch erzielt, dass die Werte für eine elektrische Größe (Strom, Spannung, Leistung) zu jeder Zeit jeweils unterhalb eines jeweils vorgegebenen Grenzwertes liegen, damit auch im Fehlerfall kein Zündfunken erzeugt wird. In der weiteren Schutzklasse mit dem Namen „Erhöhte Sicherheit“ (Ex-e) wird der Explosionsschutz dadurch erzielt, dass die räumlichen Abstände zwischen zwei verschiedenen elektrischen Potentialen so groß sind, dass eine Funkenbildung auch im Fehlerfall aufgrund der Distanz nicht auftreten kann. In der weiteren Schutzklasse mit dem Namen „Druckfeste Kapselung“ (Ex-d) müssen Feldgeräte, die gemäß dieser Schutzklasse ausgebildet sind, ein druckfestes Transmittergehäuse mit einer ausreichenden mechanischen Festigkeit bzw. Stabilität aufweisen.In the protection class called "intrinsic safety" (Ex-i), explosion protection is achieved in that the values for an electrical variable (current, voltage, power) are always below a specified limit value at all times, so that there is no limit value in the event of a fault Spark is generated. In the further protection class called "Increased Safety" (Ex-e), explosion protection is achieved by the spatial distances between two different electrical potentials being so large that sparks cannot occur even in the event of a fault due to the distance. In the further protection class called "Flameproof Enclosure" (Ex-d), field devices that are designed according to this protection class must have a flameproof transmitter housing with sufficient mechanical strength or stability.

Die Schutzklassen Ex-i, Ex-e und Ex-d Schutzklassen sind in der europäischen Norm IEC 600079-11 und/oder EN60079-11 definiert. Vergleichbare Schutzklassen sind in der amerikanischen Norm FM3610 und/oder der ANSI/UL60079-11 und/oder der kanadischen Norm CAN/CAS C22.2 No. 60079-11 definiert.The protection classes Ex-i, Ex-e and Ex-d protection classes are in the European IEC 600079-11 standard and / or EN60079-11. Comparable protection classes are in the American FM3610 standard and / or the ANSI / UL60079-11 and / or the Canadian Standard CAN / CAS C22.2 No. 60079-11 Are defined.

Zusätzlich oder alternativ zum Erreichen der in den entsprechenden Normen definierten Schutzklassen ist es wünschenswert, wenn das Feldgerät selbst eine Diagnosemöglichkeit aufweist, mit welcher das Auftreten explosionsfördernder Bedingungen während eines laufenden Betriebs sicher erkannt wird, insb. im Rahmen einer „Predictive Maintenance“- Maßnahme. Besonders gefährlich bei einem Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ist dabei das Eindringen von hochentzündlichen Umgebungsgasen und/oder dem Prozessmedium in das Feldgerät. Es ist wünschenswert, wenn mit dem Feldgerät selbst dessen Gasdichtheit überwachbar ist, insbesondere die tatsächliche Gasdichtheit einer vorstehend genannten elektronische und/oder elektrische Bauelemente aufweisenden Regel-/Auswerteeinheit in einem als möglichst gasdicht ausgelegten Transmittergehäuse.In addition or as an alternative to achieving the protection classes defined in the relevant standards, it is desirable if the field device itself has a diagnostic option with which the occurrence of explosive conditions can be reliably detected during operation, especially as part of a "predictive maintenance" measure. The penetration of highly flammable ambient gases and / or the process medium into the field device is particularly dangerous when used in potentially explosive areas. It is desirable if the gas tightness of the field device itself can be monitored, in particular the actual gas tightness of a control / evaluation unit having electronic and / or electrical components mentioned above in a transmitter housing designed to be as gas-tight as possible.

In der europäischen Patentschrift EP 1 507 133 B1 ist eine separate Detektoreinheit für ein Feldgerät vorgeschlagen. Mittels verschiedener Dichtstufen wird die Dichtheit gegenüber einem Eindringen von Prozessmedium in das Feldgerät, d.h. prozessseitig, überwacht. Dabei wird die Dichtheit in einer Dichtstufe mittels eines darin vorliegenden, als Referenz dienenden Gases und einem für das Gas spezifischen Gassensor überwacht. Der Gassensor überwacht dabei insbesondere, ob sich die durch den Gassensor erfasste Konzentration in der Dichtstufe bedingt durch ein Eindringen des Prozessmediums ändert. Nachteilig an der EP 1 507 133 B1 ist der relativ komplizierte Aufbau umfassend unterschiedliche Dichtstufen und das darin einzubringende Referenz-Gas. Dies führt zu einem hohen Aufwand in der Fertigung.In the European patent specification EP 1 507 133 B1 a separate detector unit for a field device is proposed. The tightness against the ingress of process medium into the field device, ie on the process side, is monitored by means of different sealing levels. The tightness is monitored in a sealing stage by means of a gas which is present therein and serves as a reference and a gas sensor specific to the gas. The gas sensor monitors in particular whether the concentration detected by the gas sensor changes in the sealing stage due to the penetration of the process medium. The disadvantage of the EP 1 507 133 B1 is the relatively complicated structure comprising different sealing levels and the reference gas to be introduced into it. This leads to a high level of effort in production.

Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein herkömmliches Feldgerät mittels möglichst einfacher Maßnahmen zur Überwachung seiner Gasdichtheit auszugestalten.The invention is therefore based on the object of designing a conventional field device by means of the simplest possible measures for monitoring its gas tightness.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik für einen Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen, Verfahren zur Überwachung der Gasdichtheit in einem Feldgerät und Verfahren zur Herstellung eines ebensolchen Feldgeräts.The task is solved by a field device of automation technology for use in Hazardous areas, method for monitoring the gas tightness in a field device and method for manufacturing such a field device.

Bezüglich des Feldgeräts wird die Aufgabe gelöst durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Prozessmedium, wobei das Feldgerät für einen Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ausgestaltet ist, aufweisend:

• eine Sensoreinheit und eine in einem Transmittergehäuse angeordnete Regel-/Auswerteeinheit, die der Verarbeitung und/oder Weiterleitung von von der Sensoreinheit erzeugten, insbesondere elektrischen und/oder elektronischen, Signalen dient, mit einer ersten Leiterplatte und auf der ersten Leiterplatte angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen. dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Leiterplatte ein erster Gassensor angeordnet ist, der dazu ausgestaltet ist, eine im Transmittergehäuse vorliegende Konzentration zumindest eines Gases zu bestimmen und/oder zu überwachen.

With regard to the field device, the object is achieved by a field device of automation technology for determining and / or monitoring a process variable of a process medium, the field device being designed for use in potentially explosive areas, having:

• a sensor unit and a control / evaluation unit arranged in a transmitter housing, which is used to process and / or forward signals generated by the sensor unit, in particular electrical and / or electronic signals, with a first printed circuit board and electrical and / or electrical signals arranged on the first printed circuit board electronic components. characterized in that a first gas sensor is arranged on the first circuit board, which is designed to determine and / or monitor a concentration of at least one gas present in the transmitter housing.

Vorteilhaft ist im Rahmen der Erfindung der erste Gassensor auf der ersten Leiterplatte angeordnet. Insbesondere ist der erste Gassensor mittels einer Kontaktierung mit dafür vorgesehenen Kontaktflächen in einen Schaltkreis der ersten Leiterplatte integriert. Dadurch wird für den ersten Gassensor keine separate Energieversorgung und/oder Kommunikationsverbindung benötigt. Der Gassensor ist also insbesondere an die Energieversorgung und/oder Kommunikationsverbindung des Feldgeräts angeschlossen.In the context of the invention, the first gas sensor is advantageously arranged on the first printed circuit board. In particular, the first gas sensor is integrated into a circuit of the first printed circuit board by means of contacting with contact surfaces provided for this purpose. As a result, no separate energy supply and / or communication connection is required for the first gas sensor. The gas sensor is therefore connected in particular to the energy supply and / or communication link of the field device.

Mittels des Gassensor kann die Gasdichtheit gegenüber von unterschiedlichen Seiten eindringender Gase - also von Seiten des Prozessmediums und von Seiten der Umgebung - überwacht werden.By means of the gas sensor, the gas tightness against gases penetrating from different sides - i.e. from the process medium and from the environment - can be monitored.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Feldgeräts ist Feldgerät gemäß der Ex-i und/oder Ex-d Schutzklasse ausgebildet. Hierbei wird auf die vorstehend erwähnten Normen verwiesen.In a preferred embodiment of the field device, the field device is designed according to the Ex-i and / or Ex-d protection class. Reference is made to the standards mentioned above.

In einer weiteren Ausgestaltung des Feldgeräts weist die Regel-/Auswerteeinheit einen verkapselten Teilbereich, insbesondere mit einer Vergusskapselung, auf, wobei der erste Gassensor außerhalb des verkapselten Teilbereichs angeordnet ist.In a further refinement of the field device, the control / evaluation unit has an encapsulated sub-area, in particular with an encapsulation, the first gas sensor being arranged outside the encapsulated sub-area.

In einer Weiterbildung des Feldgeräts verarbeitet die Regel-/Auswerteeinheit einen vom ersten Gassensor ermittelten ersten Messwert und ist dazu eingerichtet, ein erstes Warnsignal zu erzeugen, falls der erste Messwert einen vorgegebenen ersten Grenzwert übersteigt
und/oder die Regel-/Auswerteeinheit übermittelt den ersten Messwert an eine mit der Regel-/Auswerteeinheit mittels einer Kommunikationsverbindung, insb. eines Kommunikationsnetzwerks, verbundene übergeordnete Steuerungseinheit und die übergeordnete Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet, ein erstes Warnsignal zu erzeugen, falls der erste Messwert einen vorgegebenen ersten Grenzwert übersteigt.In a development of the field device, the control / evaluation unit processes a first measured value determined by the first gas sensor and is set up to generate a first warning signal if the first measured value exceeds a predetermined first limit value
and / or the control / evaluation unit transmits the first measured value to a higher-level control unit connected to the control / evaluation unit by means of a communication connection, in particular a communication network, and the higher-level control unit is set up to generate a first warning signal if the first measured value exceeds a predetermined first limit value.

Das erste Warnsignal zeigt sicher das Vorliegen einer kritischen Gaskonzentration in dem Transmittergehäuse an, insb. außerhalb des verkapselten Teilbereichs (d.h. in einem unverkapselten Teilbereich) des Transmittergehäuses. Hierbei wird auf die bereits erwähnte Schutzklasse „Exd“ druckfeste Kapselung verwiesen, zu dessen Erfüllung je nach Ausgestaltung des Feldgeräts ggf. ein Teilbereich als druckfest verkapselt vorliegen muss.The first warning signal reliably indicates the presence of a critical gas concentration in the transmitter housing, in particular outside the encapsulated sub-area (i.e. in an unencapsulated sub-area) of the transmitter housing. Reference is made to the already mentioned protection class “Exd” flameproof encapsulation, for which, depending on the design of the field device, a partial area may have to be encapsulated as flameproof.

Ggf. ist das Feldgerät über eine Kommunikationsverbindung , insb. ein Kommunikationsnetzwerk, drahtgebunden und/oder drahtlos mit einer übergeordneten Steuerungseinheit verbindbar.Possibly. the field device can be connected to a higher-level control unit via a communication link, in particular a communication network, in a wired and / or wireless manner.

Für den Fall, dass das Kommunikationsnetzwerk als ein drahtgebundenes Kommunikationsnetzwerk ausgestaltet ist, kann es sich zum Beispiel um einen drahtgebundenen Feldbus der Automatisierungstechnik, beispielsweise Foundation Fieldbus, Profibus PA, Profibus DP, HART, CANBus, etc. handeln. Es kann aber auch um ein modernes industrielles Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise um einen „Industrial Ethernet“-Feldbus, insbesondere Profinet, HART-IP oder Ethernet/IP oder um ein aus dem Kommunikationsbereich bekanntes Kommunikationsnetzwerk, beispielsweise Ethernet nach dem TCP/IP-Protokoll, handeln.In the event that the communication network is designed as a wired communication network, it can be, for example, a wired fieldbus of automation technology, for example Foundation Fieldbus, Profibus PA, Profibus DP, HART, CANBus, etc. However, it can also be a modern industrial communication network, for example an "Industrial Ethernet" field bus, in particular Profinet, HART-IP or Ethernet / IP, or a communication network known from the communication sector, for example Ethernet according to the TCP / IP protocol .

Für den Fall, dass das Kommunikationsnetzwerk als ein drahtloses Kommunikationsnetzwerk ausgestaltet ist, kann es sich zum Beispiel um ein Bluetooth, ZigBee-, WLAN-, GSM-, LTE-, UMTS-Kommunikationsnetzwerk oder aber auch eine drahtlose Version eines Feldbusses, insbesondere 802.15.4 basierte Standards wie WirelessHART handeln.In the event that the communication network is designed as a wireless communication network, it can be, for example, a Bluetooth, ZigBee, WLAN, GSM, LTE, UMTS communication network or a wireless version of a field bus, in particular 802.15. 4 based standards like WirelessHART.

Bei der übergeordneten Steuerungseinheit handelt es sich bspw. um eine speicherprogrammierte Steuerungseinheit (SPS) mit bspw. einen PC in einer Leitwarte oder aber um ein Computerprogrammprodukt auf einem Server und/oder in einer Cloud.The higher-level control unit is, for example, a stored-program control unit (PLC) with, for example, a PC in a control room or a computer program product on a server and / or in a cloud.

Bei dem Warnsignal kann es sich z.B. um ein optisches und/oder akustisches Warnsignal handeln, das am Feldgerät selbst angezeigt wird, aber auch um die Anzeige einer Warnungsmeldung an/in der übergeordneten Steuerungseinheit und/oder an einem mobilen Endgerät, welches mit der übergeordneten Steuerungseinheit über eine Kommunikationsverbindung oder ein Kommunikationsnetzwerk verbindbar ist.The warning signal can be, for example, an optical and / or acoustic warning signal that is displayed on the field device itself, but also the display of a warning message to / in the higher-level control unit and / or on a mobile terminal that is connected to the higher-level control unit over a Communication link or a communication network can be connected.

In einer weiteren Weiterbildung des Feldgeräts weist das Feldgerät eine Anzeige-/Eingabeeinheit mit einer zweiten Leiterplatte auf, wobei auf der zweiten Leiterplatte ein zweiter Gassensor befestigt ist, der dazu ausgestaltet ist, eine in der Anzeige-/Eingabeeinheit vorliegende Konzentration zumindest eines Gases zu bestimmen und/oder zu überwachen, wobei die Regel-/Auswerteeinheit einen vom zweiten Gassensor ermittelten zweiten Messwert weiterverarbeitet und dazu eingerichtet ist, ein zweites Warnsignal zu erzeugen, falls der zweite Messwert einen vorgegebenen zweiten Grenzwert übersteigt und/oder wobei die Regel-/Auswerteeinheit den zweiten Messwert an eine mit der Regel-/Auswerteeinheit mittels einer Kommunikationsverbindung, insb. eines Kommunikationsnetzwerks, verbundene übergeordnete Steuerungseinheit übermittelt und die übergeordnete Steuerungseinheit dazu eingerichtet ist, ein zweites Warnsignal zu erzeugen, falls der zweite Messwert einen vorgegebenen zweiten Grenzwert übersteigt.In a further development of the field device, the field device has a display / input unit with a second printed circuit board, a second gas sensor being attached to the second printed circuit board, which is designed to determine a concentration of at least one gas in the display / input unit and / or to be monitored, the control / evaluation unit further processing a second measured value determined by the second gas sensor and being set up to generate a second warning signal if the second measured value exceeds a predetermined second limit value and / or the control / evaluation unit denotes second measured value is transmitted to a higher-level control unit connected to the control / evaluation unit by means of a communication link, especially a communication network, and the higher-level control unit is set up to generate a second warning signal if the second measured value exceeds a predetermined second limit value igt.

Bei der Anzeige-/Eingabeeinheit handelt es sich bspw. um ein (Touch-)Display, welches der Anzeige und/oder Eingabe von Information dient. Zu diesem Zweck ist die Anzeige-/ Eingabeeinheit typischerweise in einem zugänglichen Bereich angeordnet. Dieser ist insbesondere im Vergleich zu der Regel-/Auswerteeinheit des Transmittergehäuses an einem weiter außenliegenden Bereich des Feldgeräts angeordnet. Vorteilhaft dient in dieser Weiterbildung demnach der zweite Gassensor dazu, die Gaskonzentration in einem Bereich zu überwachen, welcher der Regel-/Auswerteeinheit mit dem ersten Gassensor vorgelagert ist. In Bezug auf die übergeordnete Steuerungseinheit und/oder das Kommunikationsnetzwerk bzw. die Kommunikationsverbindung sei auf die vorstehend genannten Weiterbildung verwiesen.The display / input unit is, for example, a (touch) display which is used to display and / or input information. For this purpose, the display / input unit is typically arranged in an accessible area. In comparison to the control / evaluation unit of the transmitter housing, this is arranged in an area of the field device that is further out. In this development, the second gas sensor is advantageously used to monitor the gas concentration in an area which is upstream of the control / evaluation unit with the first gas sensor. With regard to the higher-level control unit and / or the communication network or the communication connection, reference is made to the above-mentioned development.

Der vorgegebene erste Grenzwert und/oder der vorgegebene zweite Grenzwert hängt von der speziellen Ausgestaltung des Feldgeräts ab. Bspw. ist durch die Art und/oder Anordnung der in der Regel-/Auswerteinheit verwendeten Bauelemente eine kritischer Wert für eine Gaskonzentration im Inneren der Regel-/Auswerteinheit festgelegt, so dass der vorgegebene erste Grenzwert bis auf eine Toleranz im Wesentlichen diesem kritischen Wert entspricht.The predefined first limit value and / or the predefined second limit value depends on the special configuration of the field device. E.g. a critical value for a gas concentration inside the control / evaluation unit is determined by the type and / or arrangement of the components used in the control / evaluation unit, so that the specified first limit value essentially corresponds to this critical value apart from a tolerance.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem ersten Gassensor und/oder bei dem zweiten Gassensor um einen auf gasförmige Kohlenwasserstoffgase sensitiven Gassensor.In a particularly preferred embodiment, the first gas sensor and / or the second gas sensor is a gas sensor sensitive to gaseous hydrocarbon gases.

Kohlenwasserstoffgase treten vor allem in der Erdöl-/gas Industrie bzw. in der Petrochemie auf. Hierbei ist/sind der/die Gassensor/en bevorzugt auf eine Klasse unterschiedlicher brennbarer Kohlenwasserstoffgase, welche die Zündung eines Funkens befördern können, sensitiv.Hydrocarbon gases occur mainly in the petroleum / gas industry and in the petrochemical industry. In this case, the gas sensor (s) is / are preferably sensitive to a class of different combustible hydrocarbon gases that can promote the ignition of a spark.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Gassensor auf die erste Leiterplatte gelötet ist und/oder der zweite Gassensor ist auf die zweite Leiterplatte gelötet.In a preferred embodiment, the first gas sensor is soldered to the first circuit board and / or the second gas sensor is soldered to the second circuit board.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Gassensor als ein SMD-Bauelement ausgebildet und/oder der zweite Gassensor ist als ein SMD-Bauelement ausgebildet.In a particularly preferred embodiment, the first gas sensor is designed as an SMD component and / or the second gas sensor is designed as an SMD component.

Zum Auflöten des/der Gassensors/en muss also jeweils nur ein zusätzliches, als Gassensor ausgestaltetes SMD-Bauelement in den SMD-Massenlötprozess in der Fertigung zum Auflöten weiterer SMD-Bauelemente auf die erste bzw. zweite Leiterplatte integriert sowie das Layout der Leiterplatte entsprechend angepasst sein. Mittels der zusätzlichen Erstellung bzw. Integration eines Computerprogrammprodukt-basierten Auswertealgorithmus zur Verarbeitung des ersten/zweiten Messwerts im Rahmen der „Predicitve Maintenance“ Maßnahmen ist damit mit einem minimalen zusätzlichen Aufwand in der Fertigung das Feldgerät zur Überwachung seiner Gasdichtheit ausgebildet.To solder the gas sensor (s), only one additional SMD component designed as a gas sensor needs to be integrated into the SMD mass soldering process in production for soldering further SMD components onto the first or second circuit board, and the layout of the circuit board has to be adapted accordingly his. By means of the additional creation or integration of a computer program product-based evaluation algorithm for processing the first / second measured value as part of the “predictive maintenance” measures, the field device is designed to monitor its gas tightness with minimal additional manufacturing effort.

In einer Ausgestaltung des Feldgeräts ist der zweite Gassensor im Wesentlichen identisch zu dem ersten Gassensor ausgebildet.In one embodiment of the field device, the second gas sensor is designed essentially identically to the first gas sensor.

Bezüglich des Verfahrens zur Überwachung der Gasdichtheit in einem Feldgerät wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung der Gasdichtheit in einem erfindungsgemäßen Feldgerät umfassend die Schritte:

• - Bestimmen und/oder Überwachen der Konzentration zumindest eines Gases im Transmittergehäuse und Ausgabe eines ersten Warnsignals, falls der erste Messwert den vorgegebenen ersten Grenzwert überschreitet und/oder
• - Bestimmen und/oder Überwachen der Konzentration zumindest eines Gases in der Anzeige-/Eingabeeinheit und Ausgabe eines zweiten Warnsignals, falls der zweite Messwert einen vorgegebenen zweiten Grenzwert überschreitet.

With regard to the method for monitoring the gas tightness in a field device, the object is achieved by a method for monitoring the gas tightness in a field device according to the invention, comprising the steps:

• - Determining and / or monitoring the concentration of at least one gas in the transmitter housing and outputting a first warning signal if the first measured value exceeds the predetermined first limit value and / or
• - Determining and / or monitoring the concentration of at least one gas in the display / input unit and outputting a second warning signal if the second measured value exceeds a predetermined second limit value.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst dieses die Schritte

• - Speichern des zeitlichen Verlaufs des ersten Messwerts und Ausgabe eines dritten Warnsignals, falls eine aus dem zeitlichen Verlauf des ersten Messwerts ableitbare erste Änderungsrate für den ersten Messwert eine erste vorgegebene Grenzänderungsrate überschreitet
• - Speichern des zeitlichen Verlaufs des zweiten Messwerts und Ausgabe eines vierten Warnsignals, falls eine aus dem zeitlichen Verlauf des zweiten Messwerts ableitbare zweite Änderungsrate für den zweiten Messwert eine zweite vorgegebene Grenzänderungsrate überschreitet.

In one embodiment of the method, this comprises the steps

• - Storing the temporal course of the first measured value and outputting a third warning signal, if a first one that can be derived from the temporal course of the first measured value Rate of change for the first measured value exceeds a first predetermined limit rate of change
• Storing the temporal course of the second measured value and outputting a fourth warning signal if a second rate of change for the second measured value that can be derived from the temporal course of the second measured value exceeds a second predetermined limit rate of change.

Zum Speichern kann die Regel-/Auswerteeinheit selbst eine Speichereinheit aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann auf eine Speichereinheit in der übergeordneten Steuerungseinheit, in einem mobilen Endgerät und/oder einer Cloud zurückgegriffen werden.The control / evaluation unit itself can have a storage unit for storage. Alternatively or additionally, a storage unit in the higher-level control unit, in a mobile terminal and / or in a cloud can be used.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst dieses die Schritte:

• - Vergleichen des ersten Messwerts mit dem zweiten Messwerts und Ausgabe eines fünften Warnsignals, falls der erste Messwert weniger als um eine vorgebbare erste Abweichung von dem zweiten Messwert abweicht und gleichzeitig der erste Messwert und/oder der zweite Messwert jeweils einen dafür vorgegebenen dritten oder vierten Grenzwert übersteigt.

In one embodiment of the method, this comprises the steps:

• - Comparison of the first measured value with the second measured value and output of a fifth warning signal if the first measured value deviates from the second measured value by less than a predeterminable first deviation and at the same time the first measured value and / or the second measured value each have a third or fourth limit value specified for it exceeds.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst dieses die Schritte:

• - Vergleichen der ersten Änderungsrate mit der zweiten Änderungsrate und Ausgabe eines sechsten Warnsignals, falls die erste Änderungsrate um weniger als eine vorgebbare zweite Abweichung von der zweiten Änderungsrate abweicht und gleichzeitig der erste Messwert und/oder der zweite Messwert jeweils einen dafür vorgegebenen dritten oder vierten Grenzwert übersteigt.

In one embodiment of the method, this comprises the steps:

• - Comparison of the first rate of change with the second rate of change and output of a sixth warning signal if the first rate of change deviates from the second rate of change by less than a predeterminable second deviation and at the same time the first measured value and / or the second measured value each have a third or fourth limit value specified for it exceeds.

Insbesondere sollte betragsmäßig die zweite Änderungsrate möglichst um die vorgebbare zweite Abweichung kleiner als die erst Änderungsrate sein. Auf diese Weise wird überprüft, dass die Regel-/Auswerteeinheit im ausreichenden Maße gasdichter als die Anzeige-/Eingabeeinheit ist.In particular, the amount of the second rate of change should be smaller than the first rate of change by the specifiable second deviation, if possible. In this way it is checked that the control / evaluation unit is sufficiently gas-tight than the display / input unit.

Das fünfte/sechste Warnsignal wird hierbei nur ausgegeben, wenn zusätzlich auch der erste und/oder zweite Messwert einen dritten/vierten vorgegebenen Grenzwert übersteigen, damit bei kleinen Gaskonzentrationen nicht ein Fehlalarm generiert wird, weil die Änderungsraten oder Absolutwerte zu nahe aneinander sind.The fifth / sixth warning signal is only output if the first and / or second measured value also exceed a third / fourth predetermined limit value, so that a false alarm is not generated in the case of small gas concentrations because the rates of change or absolute values are too close to one another.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird das Verfahren zumindest teilweise in der übergeordneten Steuerungseinheit durchgeführt.In a further embodiment of the method, the method is carried out at least partially in the higher-level control unit.

Da in dieser Ausgestaltung einige der Verfahrensschritte nicht im Feldgerät selbst sondern in der übergeordneten Steuerungseinheit ausgeführt werden, kann bspw. vorteilhaft die von der Regel-/Auswerteeinheit zur Ausführung des Verfahrens benötigte Rechen- und/oder Speicherkapazität reduziert werden. Dadurch werden die Anforderungen an einen Mikroprozessor der Regel-/Auswerteeinheit reduziert.Since in this embodiment some of the method steps are not carried out in the field device itself but in the higher-level control unit, the computing and / or storage capacity required by the control / evaluation unit to carry out the method can be advantageously reduced, for example. This reduces the requirements for a microprocessor in the control / evaluation unit.

Bezüglich des Verfahrens zum Herstellen eines Feldgeräts der Automatisierungstechnik für einen Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Feldgeräts, wobei das Auflöten des ersten Gassensors in einen gemeinsames SMD-Lötprozess zum Auflöten von SMD-Bauelementen auf die erste Leiterplatte einbindbar ist, umfassend die Schritte:

• - Aufbringen von Lotpaste auf die erste Leiterplatte;
• - Bestücken der SMD-Bauelemente für die erste Leiterplatte und des ersten Gassensors
• - Reflow-Löten, bei dem die SMD-Bauelemente und der erste Gassensor in einem gemeinsamen Reflow-Prozess auf die Oberfläche der ersten Leiterplatte aufgelötet werden;

und/oder
wobei das Auflöten des zweiten Gassensors in einen gemeinsamen SMD-Lötprozess zum Auflöten von SMD-Bauelementen auf die zweite Leiterplatte einbindbar ist, umfassend die Schritte:

• - Aufbringen von Lotpaste auf die zweite Leiterplatte;
• - Bestücken der SMD-Bauelemente für die zweite Leiterplatte und des zweiten Gassensors;
• - Reflow-Löten, bei dem die SMD-Bauelemente für die zweite Leiterplatte und der zweite Gassensor in einem gemeinsamen Reflow-Prozess auf die Oberfläche der zweiten Leiterplatte aufgelötet werden.

With regard to the method for manufacturing a field device in automation technology for use in potentially explosive areas, the object is achieved by a method for manufacturing a field device according to the invention, the soldering of the first gas sensor in a common SMD soldering process for soldering SMD components to the first circuit board can be integrated, comprising the steps:

• - applying solder paste to the first circuit board;
• - Equipping the SMD components for the first circuit board and the first gas sensor
• Reflow soldering, in which the SMD components and the first gas sensor are soldered onto the surface of the first printed circuit board in a common reflow process;

and or
wherein the soldering of the second gas sensor can be incorporated into a common SMD soldering process for soldering SMD components onto the second printed circuit board, comprising the steps:

• - Applying solder paste to the second circuit board;
• - Equipping the SMD components for the second circuit board and the second gas sensor;
• - Reflow soldering, in which the SMD components for the second printed circuit board and the second gas sensor are soldered onto the surface of the second printed circuit board in a common reflow process.

Wie bereits vorstehend erwähnt verursacht das Einbinden des Auflötens des ersten oder zweiten Gassensors in den SMD-Massenlötprozess praktisch keine zusätzlichen Herstellungskosten.As already mentioned above, the integration of the soldering of the first or second gas sensor in the SMD mass soldering process causes practically no additional manufacturing costs.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, nicht maßstabsgetreuen Figuren näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale bezeichnen. Wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet.The invention is explained in more detail with reference to the following figures, which are not true to scale, wherein the same reference symbols denote the same features. If it is necessary for clarity or if it appears to be useful in some other way, the reference symbols already mentioned are omitted in the following figures.

Es zeigen:

• 1: Eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgeräts;
• 2a, 2b: Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Show it:

• 1 : A first embodiment of the field device according to the invention;
• 2a , 2 B : Refinements of the method according to the invention.

1 zeigt ein Feldgerät 1 der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Prozessmediums für einen Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen mit einer Sensoreinheit 2, einem Transmittergehäuse 10 und einer Anzeige-/Eingabeeinheit 11. In diesem Fall handelt es sich um nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät, bei dem zur Ermittlung des Füllstands eine sogenannte Echokurve aufgenommen und ausgewertet wird. Laufzeit-Füllstandsmessgeräte werden von der Anmelderin in unterschiedlichen Ausgestaltungen hergestellt und vertrieben (bspw. Radar-Füllstandsmessgeräte) und sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Veröffentlichung beschrieben, darunter etwa in der DE 10 2014 119 589 A1 . Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf ein derartiges Feldgerät 1 beschränkt. Da das Feldgerät 1 für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen ist, ist es entsprechend der Norm IEC/EN 600079-11 ausgelegt, insb. der Schutzklasse Ex-d dieser Norm. 1 shows a field device 1 automation technology for determining and / or monitoring a process variable of a process medium for use in potentially explosive areas with a sensor unit 2 , a transmitter housing 10 and a display / input unit 11 . In this case, the filling level measuring device works according to the transit time principle, in which a so-called echo curve is recorded and evaluated to determine the filling level. Transit time level measuring devices are manufactured and sold by the applicant in different configurations (for example radar level measuring devices) and are described in the prior art in a large number of publications, including, for example DE 10 2014 119 589 A1 . Of course, the invention does not apply to such a field device 1 limited. Since the field device 1 is intended for use in potentially explosive areas, it is in accordance with the Standard IEC / EN 600079-11 designed, in particular the Ex-d protection class of this standard.

Das Feldgerät 1 umfasst eine Sensoreinheit 2, die bei der Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße des Prozessmediums prozessnah angeordnet ist. Die Sensoreinheit 2 ist zur Erzeugung eines von der Prozessgröße abhängigen Signals ausgestaltet, welches anschließend von einer Regel-/Auswerteeinheit 4 weiterverarbeitet bzw. -geleitet wird, bspw. indem es ein die Prozessgröße repräsentierendes elektrisches und/oder elektronisches Messsignal erzeugt. Anschließend wird das Messsignal über eine Kommunikationsverbindung 5 bzw. ein Kommunikationsnetzwerk an eine übergeordnete Steuerungseinheit 6 weitergeleitet. Bei der übergeordneten Steuerungseinheit 6 handelt es sich beispielsweise um ein Prozessleitsystem oder eine speicherprogrammierte Steuerungseinheit (SPS).The field device 1 comprises a sensor unit 2 which is arranged close to the process when determining and / or monitoring a process variable of the process medium. The sensor unit 2 is designed to generate a signal that is dependent on the process variable, which is then transmitted by a control / evaluation unit 4th is further processed or forwarded, for example by generating an electrical and / or electronic measurement signal representing the process variable. The measurement signal is then transmitted via a communication link 5 or a communication network to a higher-level control unit 6th forwarded. At the higher-level control unit 6th it is, for example, a process control system or a stored-program control unit (PLC).

Die Regel-/Auswerteeinheit 4 ist dabei in einem Transmittergehäuse 10 untergebracht und umfasst eine erste Leiterplatte 31 mit elektronischen Bauelementen 12. Erfindungsgemäß ist auf der ersten Leiterplatte 31 der Regel-/Auswerteeinheit 4 ein erster Gassensor 41 befestigt, mit dem die Gasdichtheit des Transmittergehäuses 10 überwachbar ist. Dabei sind, bspw. zum Zwecke des Explosionsschutz, einige Bauelemente 12 in einem durch eine gestrichelte Linie angedeuteten, verkapselten Teilbereich 9 mit einer Vergusskapselung angeordnet, wobei sich der erste Gassensor 41 außerhalb dieser Vergusskapselung befindet. Selbstverständlich kann die erste Leiterplatte 31 auch weitere, hier nicht explizit dargestellte Bauelemente 12 aufweisen, welche wie der erste Gassensor 41 außerhalb der Vergusskapselung angeordnet sind und/oder ggf. auf der der Oberfläche mit dem ersten Gassensor 41 gegenüberliegenden Oberfläche der ersten Leiterplatte 31 angeordnet sind. Für den Fall, dass wie in 1 gezeigt das Feldgerät 1 eine Anzeige-/Eingabeeinheit 11 mit einem Display 8 und einer zweiten Leiterplatte 32 aufweist, ist es vorteilhaft, dass ein zweiter Gassensor 42 zusammen mit den Bauelementen 12 der Anzeige-/Eingabeeinheit 11 auf der zweiten Leiterplatte 32 befestigt ist.The control / evaluation unit 4th is in a transmitter housing 10 housed and includes a first circuit board 31 with electronic components 12 . According to the invention is on the first circuit board 31 the control / evaluation unit 4th a first gas sensor 41 attached, with which the gas tightness of the transmitter housing 10 can be monitored. There are some components, for example for the purpose of explosion protection 12 in an encapsulated partial area indicated by a dashed line 9 arranged with an encapsulation, wherein the first gas sensor 41 located outside this encapsulation. Of course, the first circuit board 31 also other components not explicitly shown here 12 have, which like the first gas sensor 41 are arranged outside the encapsulation and / or possibly on the surface with the first gas sensor 41 opposite surface of the first circuit board 31 are arranged. In the event that as in 1 shown the field device 1 a display / input unit 11 with a display 8th and a second printed circuit board 32 has, it is advantageous that a second gas sensor 42 together with the components 12 the display / input unit 11 on the second circuit board 32 is attached.

Der erste und der zweite Gassensor 41,42 sind als SMD-Bauelemente ausgebildet, so dass bei der Herstellung des Feldgeräts 1 deren Befestigung auf der jeweiligen Leiterplatte 31,32 in einen Massen-Reflow-Lötprozess zum Auflöten von SMD-Bauelementen 12 einbindbar ist.The first and second gas sensors 41 , 42 are designed as SMD components, so that in the manufacture of the field device 1 their attachment to the respective circuit board 31 , 32 in a mass reflow soldering process for soldering SMD components 12 can be integrated.

Der erste und der zweite Gassensor 31,32 sind vollständig in den Schaltkreis der Regel-/Auswerteeinheit bzw. der Anzeige-/Eingabeeinheit 11 integriert, so dass vorteilhaft für den Gassensor 31,32 jeweils kein separater Anschluss an eine Energieversorgung und/oder Signalverarbeitung vonnöten ist.The first and second gas sensors 31 , 32 are completely in the circuit of the control / evaluation unit or the display / input unit 11 integrated, so that advantageous for the gas sensor 31 , 32 no separate connection to a power supply and / or signal processing is necessary in each case.

Das Feldgerät 1 wird in dieser Ausgestaltung mittels Anschlussleitungen 10b mit der zu seinem Betrieb benötigten Spannung versorgt und ist damit an die übergeordnete Steuerungseinheit 6 angeschlossen. Die Anschlussleitungen 10b dienen im einfachsten Fall, bspw. im Falle einer 4-20mA Leiterschleife, gleichzeitig als die Kommunikationsverbindung 5, über welche Messwerte für die Prozessgröße (bzw. Messsignale, aus welchen die Prozessgröße ermittelbar ist) und/oder die von dem ersten Gassensor 41 (oder dem ersten Gassensor 41 und dem zweiten Gassensor 42) ermittelten Messwerte M1, M2 übermittelt werden. Selbstverständlich kann, falls vorhanden, auch eine alternative Kommunikationsverbindung 5, insb. eines der bereits vorstehend oben genannten Kommunikationsnetzwerke zur Übertragung von Information, insb. den Messwerten M1,M2, genutzt werden. Für den Fall eines batteriebetrieben Feldgeräts 1 ist in diesem Fall dann eine Energieversorgung über Anschlussleitungen 10b obsolet. Anhand der Messwerte M1,M2 und/oder des zeitlichen Verlaufs der Messwerte M1,M2 kann die Gasdichtheit des Transmittergehäuses 10 überwacht werden. Dies ist in 2a,2b näher dargestellt.The field device 1 is in this embodiment by means of connecting lines 10b is supplied with the voltage required for its operation and is thus connected to the higher-level control unit 6th connected. The connecting cables 10b serve in the simplest case, e.g. in the case of a 4-20 mA conductor loop, at the same time as the communication link 5 , via which measured values for the process variable (or measurement signals from which the process variable can be determined) and / or those from the first gas sensor 41 (or the first gas sensor 41 and the second gas sensor 42 ) determined measured values M1 , M2 be transmitted. Of course, an alternative communication link can also be used, if present 5 , in particular one of the communication networks already mentioned above for the transmission of information, in particular the measured values M1 , M2 , be used. In the case of a battery-operated field device 1 in this case is a power supply via connecting cables 10b obsolete. Based on the measured values M1 , M2 and / or the course of the measured values over time M1 , M2 can improve the gas tightness of the transmitter housing 10 be monitored. This is in 2a , 2 B shown in more detail.

2a zeigt einen zeitlichen Verlauf der Messwerte M1 des ersten Gassensors 41 und der Messwerte M2 des zweiten Gassensors 42, während in 2b die Ableitung des zeitlichen Verlaufs der Messwerte M1, M2 d.h. die Änderungsrate, dargestellt ist. Mittels des ersten und zweitens Grenzwertes G1, G2 wird überwacht, das die gemessene Gaskonzentration einen jeweils kritischen Wert nicht übersteigt. Bei einem Überschreiten werden entsprechende Warnungsmeldungen W1, W2 ausgegeben. Gleiches gilt für die Änderungsraten, für die jeweils kritische Grenzänderungsraten GA1,GA2 vorliegen, bei deren Überschreiten entsprechende Warnungsmeldungen W3,W4 ausgegeben werden. 2a shows a chronological sequence of the measured values M1 of the first gas sensor 41 and the measured values M2 of the second gas sensor 42 while in 2 B the derivation of the time course of the measured values M1 , M2 ie the rate of change, is shown. By means of the first and second limit value G1 , G2 it is monitored that the measured gas concentration does not exceed a critical value. If this is exceeded, corresponding warning messages are issued W1 , W2 issued. The same applies to the rates of change for the critical limit rates of change GA1 , GA2 are present, if exceeded, corresponding warning messages W3 , W4 are issued.

Es werden zudem die Messwerte M1, M2 und/oder deren Änderungsraten der beiden Gassensoren 41,42 auch direkt miteinander verglichen. Da das Transmittegehäuse 10 und die Anzeige-/Eingabeeinheit 11 an unterschiedlichen Bereichen des Feldgeräts 1 und insb. unterschiedlich prozessnah angeordnet sind, wird dadurch wird eine zeitaufgelöste Analyse des räumlichen Gradienten der Gaskonzentration ermöglicht. Bspw. erlaubt die Differenz oder das Verhältnis zwischen dem ersten Messwerts M1 und dem zweiten Messwert M2 sowie dessen zeitliche Änderung eine Beurteilung, ob das Eindringen eines Gases in das Transmittergehäuse 10 schneller oder langsamer wird. Hierzu wird bspw. untersucht, ob die Messwerte M1,M2 bzw. Änderungsraten A1,A2 nicht zu nahe beieinander sind. Der erste Messwert M1 sollte möglichst immer kleiner als der zweite M2 sein, ähnliches gilt, insb. betragsmäßig, für die Änderungsraten A1, A2, wobei hierbei der Absolutwert der gemessenen Gaskonzentration zusätzlich berücksichtigt wird. Daher muss zur Ausgabe einer fünften/sechsten Warnungsmeldung W5/W6 als zusätzliches Kriterium gleichzeitig jeweils ein Absolutwert für eine Gaskonzentration in der Anzeige-/Eingabeeinheit 11 oder in dem Transmittergehäuse 10 (siehe 1a, wobei der Übersichtlichkeit halber hier G3=G4 gewählt ist) überschritten werden. Auf diese Weise wird bei Abklingen der Gaskonzentration auf eine konstanten, aber genügend tiefen Messwert M1, M2 kein Fehlalarm generiert, wenn sich die Änderungsraten A1,A2 sehr nahe kommen (siehe rechter Teil der Kurven in 2a,b).There are also the measured values M1 , M2 and / or their rates of change of the two gas sensors 41 , 42 also compared directly with each other. Because the transmitter housing 10 and the display / input unit 11 at different areas of the field device 1 and in particular are arranged differently close to the process, this enables a time-resolved analysis of the spatial gradient of the gas concentration. E.g. allows the difference or the ratio between the first reading M1 and the second measured value M2 as well as its temporal change an assessment of whether the penetration of a gas into the transmitter housing 10 gets faster or slower. For this purpose, it is examined, for example, whether the measured values M1 , M2 or rates of change A1 , A2 are not too close together. The first reading M1 should always be smaller than the second M2 The same applies, especially in terms of amount, to the rates of change A1 , A2 , whereby the absolute value of the measured gas concentration is also taken into account. Therefore, a fifth / sixth warning message must be issued W5 / W6 an absolute value for a gas concentration in the display / input unit at the same time as an additional criterion 11 or in the transmitter housing 10 (please refer 1a , whereby G3 = G4 is selected for the sake of clarity) are exceeded. In this way, when the gas concentration declines, the measured value is constant but sufficiently low M1 , M2 no false positives generated when the rates of change are increasing A1 , A2 come very close (see right part of the curves in 2a, b ).

Die Auswahl der vorgegebenen Grenzwerte G1,...,G4 bzw. der Grenzänderungsraten GA1, GA2 hängt von der speziellen Ausgestaltung des Feldgeräts 1, bspw. von der Gehäusegeometrie ab, welche Länge und/oder Querschnitt von Diffusionsstrecken für eindringende Gase festlegen.The selection of the given limit values G1 , ..., G4 or the limit change rates GA1 , GA2 depends on the special design of the field device 1 , for example, on the housing geometry, which determine the length and / or cross section of diffusion paths for penetrating gases.

Das Verfahren zur Überwachung der Gasdichtheit wird ggf. nicht nur im Feldgerät 1 bzw. dessen Regel-/Auswerteeinheit 4 selbst, sondern auch in der übergeordneten Steuerungseinheit 6 und/oder in einem von einem Anwender 13 bedienbaren mobilen Endgerät 7 ausgeführt, welches mit der übergeordneten Steuerungseinheit 6 mittels der Kommunikationsverbindung 5 verbunden ist. Auch die Warnungsmeldungen W1,... ,W6 können entweder am Feldgerät 1 selbst, bspw. an dem Display 8 der Anzeige-/Eingabeeinheit 11 angezeigt werden und/oder in der übergeordneten Steuerungseinheit 6 und/oder an dem mobilen Endgerät 7. Hierdurch kann vorteilhaft die von der Regel-/Auswerteeinheit 4 zur Ausführung des Verfahrens benötige Rechen- und/oder Speicherkapazität reduziert werden. Dadurch werden die Anforderungen an einen Mikroprozessor der Regel-/Auswerteeinheit 4 reduziert.The method for monitoring the gas tightness is possibly not only used in the field device 1 or its control / evaluation unit 4th itself, but also in the higher-level control unit 6th and / or in one by a user 13 operable mobile device 7th executed, which with the higher-level control unit 6th by means of the communication link 5 connected is. Also the warning messages W1 , ..., W6 can either on the field device 1 itself, for example on the display 8th the display / input unit 11 are displayed and / or in the higher-level control unit 6th and / or on the mobile terminal 7th . This allows the control / evaluation unit 4th Computing and / or storage capacity required to carry out the method can be reduced. This makes the requirements for a microprocessor of the control / evaluation unit 4th reduced.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11

FeldgerätField device

22

SensoreinheitSensor unit

31,3231.32

erste, zweite Leiterplattefirst, second printed circuit board

44th

Regel-/AuswerteeinheitControl / evaluation unit

41,4241.42

erster, zweiter Gassensorfirst, second gas sensor

55

KommunikationsverbindungCommunication link

66

übergeordnete Steuerungseinheithigher-level control unit

77th

mobiles Endgerätmobile device

88th

DisplayDisplay

99

verkapselter Teilbereichencapsulated part

1010

Transm ittergehäuseTransmitter housing

10b10b

AnschlussleitungenConnecting cables

1111

Anzeige-/EingabeeinheitDisplay / input unit

1212

BauelementeComponents

1313th

Anwender user

M1, M2M1, M2

MesswerteReadings

G1,...,G4G1, ..., G4

GrenzwerteLimit values

GA1, GA2GA1, GA2

GrenzänderungsratenMarginal rates of change

W1,...,W6W1, ..., W6

WarnsignaleWarning signals

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

• EP 1507133 B1 [0008]EP 1507133 B1 [0008]
• DE 102014119589 A1 [0045]DE 102014119589 A1 [0045]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

• Norm IEC 600079-11 [0006]Standard IEC 600079-11 [0006]
• Norm FM3610 [0006]FM3610 standard [0006]
• Norm CAN/CAS C22.2 No. 60079-11 [0006]Standard CAN / CAS C22.2 No. 60079-11 [0006]
• Norm IEC/EN 600079-11 [0045]Standard IEC / EN 600079-11 [0045]

Claims (15)

Feldgerät (1) der Automatisierungstechnik zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Prozessmedium, wobei das Feldgerät für einen Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ausgestaltet ist, aufweisend: eine Sensoreinheit (2) und eine in einem Transmittergehäuse (10) angeordnete Regel-/Auswerteeinheit (4), die der Verarbeitung und/oder Weiterleitung von von der Sensoreinheit (2) erzeugten, insbesondere elektrischen und/oder elektronischen, Signalen dient, mit einer ersten Leiterplatte (31) und auf der ersten Leiterplatte (31) angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen (12), dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Leiterplatte (31) ein erster Gassensor (41) angeordnet ist, der dazu ausgestaltet ist, eine im Transmittergehäuse (10) vorliegende Konzentration zumindest eines Gases zu bestimmen und/oder zu überwachen.Field device (1) in automation technology for determining and / or monitoring a process variable of a process medium, the field device being designed for use in potentially explosive areas, comprising: a sensor unit (2) and a control / evaluation unit (10) arranged in a transmitter housing (10). 4), which is used to process and / or forward signals generated by the sensor unit (2), in particular electrical and / or electronic signals, with a first printed circuit board (31) and electrical and / or electronic signals arranged on the first printed circuit board (31) Components (12), characterized in that a first gas sensor (41) is arranged on the first printed circuit board (31) and is designed to determine and / or monitor a concentration of at least one gas in the transmitter housing (10). Feldgerät (1) nach Anspruch 1, wobei das Feldgerät (1) gemäß der Ex-i und/oder Ex-d Schutzklasse ausgebildet ist.Field device (1) Claim 1 , wherein the field device (1) is designed according to the Ex-i and / or Ex-d protection class. Feldgerät (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) einen verkapselten Teilbereich (9), insbesondere mit einer Vergusskapselung, aufweist, und wobei der erste Gassensor (41) außerhalb des verkapselten Teilbereichs (9) angeordnet ist.Field device (1) according to at least one of the preceding claims, wherein the control / evaluation unit (4) has an encapsulated partial area (9), in particular with an encapsulation, and wherein the first gas sensor (41) is arranged outside of the encapsulated partial area (9). Feldgerät (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) einen vom ersten Gassensor (41) ermittelten ersten Messwert (M1) weiterverarbeitet und dazu eingerichtet ist, ein erstes Warnsignal (W1) zu erzeugen, falls der erste Messwert (M1) einen vorgegebenen ersten Grenzwert (G1) übersteigt und/oder wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) einen vom ersten Gassensor (41) ermittelten ersten Messwert (M1) an eine mit der Regel-/Auswerteeinheit (4) mittels einer Kommunikationsverbindung (5), insb. eines Kommunikationsnetzwerks, verbundene übergeordnete Steuerungseinheit (6) übermittelt und die übergeordnete Steuerungseinheit (6) dazu eingerichtet ist, ein erstes Warnsignal zu erzeugen, falls der erste Messwert (M1) einen vorgegebenen ersten Grenzwert (G1) übersteigt.Field device (1) according to at least one of the preceding claims, wherein the control / evaluation unit (4) further processes a first measured value (M1) determined by the first gas sensor (41) and is set up to generate a first warning signal (W1) if the first measured value (M1) exceeds a predetermined first limit value (G1 ) exceeds and or wherein the control / evaluation unit (4) sends a first measured value (M1) determined by the first gas sensor (41) to a higher-level control unit (6) connected to the control / evaluation unit (4) by means of a communication link (5), in particular a communication network ) and the higher-level control unit (6) is set up to generate a first warning signal if the first measured value (M1) exceeds a predetermined first limit value (G1). Feldgerät (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Feldgerät (1) eine Anzeige-/Eingabeeinheit (11) mit einer zweiten Leiterplatte (32) aufweist, und wobei auf der zweiten Leiterplatte (32) ein zweiter Gassensor (42) befestigt ist, der dazu ausgestaltet ist, eine in der Anzeige-/Eingabeeinheit (11) vorliegende Konzentration zumindest eines Gases zu bestimmen und/oder zu überwachen wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) einen vom zweiten Gassensor (42) ermittelten zweiten Messwert (M2) weiterverarbeitet und dazu eingerichtet ist, ein zweites Warnsignal zu erzeugen, falls der zweite Messwert (M2) einen vorgegebenen zweiten Grenzwert (G2) übersteigt und/oder wobei die Regel-/Auswerteeinheit (4) einen vom zweiten Gassensor (42) ermittelten zweiten Messwert (M2) an eine mit der Regel-/Auswerteeinheit (4) mittels einer Kommunikationsverbindung (5), insb. eines Kommunikationsnetzwerks, verbundene übergeordnete Steuerungseinheit (6) übermittelt und die übergeordnete Steuerungseinheit (6) dazu eingerichtet ist, ein zweites Warnsignal (W2) zu erzeugen, falls der zweite Messwert (M2) einen vorgegebenen zweiten Grenzwert (G2) übersteigt.Field device (1) according to at least one of the preceding claims, wherein the field device (1) has a display / input unit (11) with a second printed circuit board (32), and wherein a second gas sensor (42) is attached to the second printed circuit board (32), which is designed to determine and / or monitor a concentration of at least one gas present in the display / input unit (11), the control / evaluation unit (4) further processing a second measured value (M2) determined by the second gas sensor (42) and is set up to generate a second warning signal if the second measured value (M2) exceeds a predetermined second limit value (G2) and or wherein the control / evaluation unit (4) sends a second measured value (M2) determined by the second gas sensor (42) to a higher-level control unit (6) connected to the control / evaluation unit (4) by means of a communication connection (5), in particular a communication network ) and the higher-level control unit (6) is set up to generate a second warning signal (W2) if the second measured value (M2) exceeds a predetermined second limit value (G2). Feldgerät (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei dem ersten Gassensor (41) und/oder bei dem zweiten Gassensor (42) um einen auf gasförmige Kohlenwasserstoffgase sensitiven Gassensor handelt.Field device (1) according to at least one of the preceding claims, wherein the first gas sensor (41) and / or the second gas sensor (42) is a gas sensor sensitive to gaseous hydrocarbon gases. Feldgerät (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Gassensor (41) auf die erste Leiterplatte (31) gelötet ist und/oder wobei der zweite Gassensor (42) auf die zweite Leiterplatte (32) gelötet ist.Field device (1) according to at least one of the preceding claims, wherein the first gas sensor (41) is soldered to the first printed circuit board (31) and / or wherein the second gas sensor (42) is soldered to the second circuit board (32). Feldgerät (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Gassensor (41) als ein SMD-Bauelement ausgebildet ist und/oder wobei der zweite Gassensor (42) als ein SMD-Bauelement ausgebildet ist.Field device (1) according to at least one of the preceding claims, wherein the first gas sensor (41) is designed as an SMD component and / or wherein the second gas sensor (42) is designed as an SMD component. Feldgerät (1) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Gassensor (42) im Wesentlichen identisch zu dem ersten Gassensor (41) ausgebildet ist.Field device (1) according to at least one of the preceding claims, wherein the second gas sensor (42) is essentially identical to the first gas sensor (41). Verfahren zur Überwachung der Gasdichtheit in einem Feldgerät (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte: - Bestimmen und/oder Überwachen der Konzentration zumindest eines Gases im Transmittergehäuse (10) und Ausgabe eines ersten Warnsignals (W1), falls der erste Messwert (M1) den vorgegebenen ersten Grenzwert (G1) überschreitet und/oder - Bestimmen und/oder Überwachen der Konzentration zumindest eines Gases in der Anzeige-/Eingabeeinheit (11) und Ausgabe eines zweiten Warnsignals (W2), falls der zweite Messwert (M2) einen vorgegebenen zweiten Grenzwert (G2) überschreitet.Method for monitoring the gas tightness in a field device (1) according to at least one of the Claims 1 to 9 , comprising the steps: - determining and / or monitoring the concentration of at least one gas in the transmitter housing (10) and outputting a first warning signal (W1) if the first measured value (M1) exceeds the predetermined first limit value (G1) and / or - determining and / or monitoring the concentration of at least one gas in the display / input unit (11) and outputting a second warning signal (W2) if the second measured value (M2) exceeds a predetermined second limit value (G2). Verfahren nach Anspruch 10, umfassend die Schritte, - Speichern des zeitlichen Verlaufs des ersten Messwerts (M1) und Ausgabe eines dritten Warnsignals (W3), falls eine aus dem zeitlichen Verlauf des ersten Messwerts (M1) ableitbare erste Änderungsrate (A1) für den ersten Messwert (M2) eine erste vorgegebene Grenzänderungsrate (GA1) überschreitet - Speichern des zeitlichen Verlaufs des zweiten Messwerts (M1) und Ausgabe eines vierten Warnsignals (W4), falls eine aus dem zeitlichen Verlauf des zweiten Messwerts (M2) ableitbare zweite Änderungsrate (A2) für den zweiten Messwert (M2) eine zweite vorgegebene Grenzänderungsrate (GA2) überschreitet.Procedure according to Claim 10 , comprising the steps of - storing the temporal course of the first measured value (M1) and outputting a third warning signal (W3) if a first rate of change (A1) for the first measured value (M2) which can be derived from the temporal course of the first measured value (M1) a first predetermined limit rate of change (GA1) exceeds - storage of the time profile of the second measured value (M1) and output of a fourth warning signal (W4) if a second rate of change (A2) for the second measured value that can be derived from the time profile of the second measured value (M2) (M2) exceeds a second predetermined limit rate of change (GA2). Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, umfassend die Schritte: - Vergleichen des ersten Messwerts (M1) mit dem zweiten Messwerts (M2) und Ausgabe eines fünften Warnsignals (W5), falls der erste Messwert (M1) weniger als um eine vorgebbare erste Abweichung von dem zweiten Messwert (M2) abweicht und gleichzeitig der erste Messwert (M1) und/oder der zweite Messwert (M2) jeweils einen dafür vorgegebenen dritten oder vierten Grenzwert (G3;G4) übersteigt.Procedure according to Claim 10 or 11 comprising the steps of: - comparing the first measured value (M1) with the second measured value (M2) and outputting a fifth warning signal (W5) if the first measured value (M1) is less than a predeterminable first deviation from the second measured value (M2) deviates and at the same time the first measured value (M1) and / or the second measured value (M2) each exceed a third or fourth limit value (G3; G4) predetermined for this purpose. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 12, umfassend die Schritte - Vergleichen der ersten Änderungsrate (A1), mit der zweiten Änderungsrate (A2) und Ausgabe eines sechsten Warnsignals (W2), falls die erste Änderungsrate (A1) um weniger als eine vorgebbare zweite Abweichung von der zweiten Änderungsrate (A2) abweicht und gleichzeitig der erste Messwert (M1) und/oder der zweite Messwert (M2) jeweils einen dafür vorgegebenen dritten oder vierten Grenzwert (G3;G4) übersteigt.Method according to at least one of the Claims 10 to 12 , comprising the steps - comparing the first rate of change (A1) with the second rate of change (A2) and outputting a sixth warning signal (W2) if the first rate of change (A1) is less than a predeterminable second deviation from the second rate of change (A2) deviates and at the same time the first measured value (M1) and / or the second measured value (M2) each exceed a third or fourth limit value (G3; G4) predetermined for this purpose. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Verfahren zumindest teilweise in der übergeordneten Steuerungseinheit (6) durchgeführt wird.Method according to at least one of the Claims 10 to 13 , the method being carried out at least partially in the higher-level control unit (6). Verfahren zum Herstellen eines Feldgeräts (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Auflöten des ersten Gassensors (41) in einen gemeinsamen SMD-Lötprozess zum Auflöten von SMD-Bauelementen (12) auf die erste Leiterplatte (31) einbindbar ist, umfassend die Schritte: - Aufbringen von Lotpaste auf die erste Leiterplatte (31); - Bestücken der SMD-Bauelemente (12) für die erste Leiterplatte (31) und des ersten Gassensors (41); - Reflow-Löten, bei dem die SMD-Bauelemente (12) und der erste Gassensor (41) in einem gemeinsamen Reflow-Prozess auf die Oberfläche der ersten Leiterplatte (31) aufgelötet werden; und/oder wobei das Auflöten des zweiten Gassensors (42) in einen gemeinsamen SMD-Lötprozess zum Auflöten von SMD-Bauelementen (12) auf die zweite Leiterplatte (32) einbindbar ist, umfassend die Schritte: - Aufbringen von Lotpaste auf die zweite Leiterplatte (32); - Bestücken der SMD-Bauelemente (12) für die zweite Leiterplatte (32) und des zweiten Gassensors (42); - Reflow-Löten, bei dem die SMD-Bauelemente (12) für die zweite Leiterplatte (32) und der zweite Gassensor (42) in einem gemeinsamen Reflow-Prozess auf die Oberfläche der zweiten Leiterplatte (32) aufgelötet werden.Method for producing a field device (1) according to at least one of the Claims 1 to 9 , wherein the soldering of the first gas sensor (41) can be incorporated into a common SMD soldering process for soldering SMD components (12) onto the first printed circuit board (31), comprising the steps of: - applying solder paste to the first printed circuit board (31) ; - Equipping the SMD components (12) for the first circuit board (31) and the first gas sensor (41); - Reflow soldering, in which the SMD components (12) and the first gas sensor (41) are soldered onto the surface of the first printed circuit board (31) in a common reflow process; and / or wherein the soldering of the second gas sensor (42) can be incorporated into a common SMD soldering process for soldering SMD components (12) onto the second printed circuit board (32), comprising the steps: - applying solder paste to the second printed circuit board ( 32); - Equipping the SMD components (12) for the second circuit board (32) and the second gas sensor (42); Reflow soldering, in which the SMD components (12) for the second printed circuit board (32) and the second gas sensor (42) are soldered onto the surface of the second printed circuit board (32) in a common reflow process.

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