EP1471480A2 - Vorrichtung zur Erfassung oder zur Beeinflussung einer physikalischen Grösse - Google Patents
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- EP1471480A2 EP1471480A2 EP04001422A EP04001422A EP1471480A2 EP 1471480 A2 EP1471480 A2 EP 1471480A2 EP 04001422 A EP04001422 A EP 04001422A EP 04001422 A EP04001422 A EP 04001422A EP 1471480 A2 EP1471480 A2 EP 1471480A2
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- actuator
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- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C19/00—Electric signal transmission systems
Definitions
- the invention relates to a device for detecting or influencing a physical size and for communication with a central Process control unit, the device being an assembly with a sensor and / or Contains actuator and process electronics, according to the preamble of the claim 1.
- Sensors are used to record a physical quantity, while actuators are used influencing a physical quantity. Sensors and actuators used for example in automation technology. Sensors take one physical quantity and convert it into an analog measurement signal, an actuator converts a control variable into another physical variable, for example into one Pressure of a pump, strength of a magnetic field or speed of a motor. The analog measurement signal emitted by the sensor becomes an interface via an interface central process control unit for processing. Because of the many the different types of sensors are also very analog measurement signals differently. In previously known process systems, the processing of Measurement signals made centrally. The analog measurement signals of the different Sensors are fed to a central processing unit.
- Actuators convert a supplied control variable into another physical variable.
- a control variable is fed to the actuator via an actuator of the actuator influences the physical quantity to be influenced.
- actuators many different types, all of which require different control.
- the adaptation to the special actuator type centrally and the adjusted analog control variable in the process field arranged arranged actuator.
- the analog measurement signals fed to the central process control are used by an A / D converter arranged there is converted into a digital measurement signal. Both the sensor-specific adaptation and the application-specific one The measurement signals are processed centrally.
- the sensor-specific Adaptation includes, for example, applying more sensor-specific Linearization factors, calibration factors or correction factors etc.
- the application-specific processing includes, for example, executing a Signal processing algorithm, a standardization or filtering or a conversion of the Measurement signal using auxiliary variables, monitoring of limit value ranges, the Setting an auto range and limit monitoring functions.
- the actuators it is also necessary for the actuators to have an interface in the process control to be arranged for each actuator.
- the actuator-specific and also application-specific Processed control variable is converted from this interface into an analog control variable converted and transferred to the respective actuator.
- Another disadvantage is that the management of the Properties of the sensor is made centrally in the process control.
- the sensor or Actuator-specific data stored in the control device of the system.
- sensor-specific data such as, for example calibration data are also very sensor-specific
- the invention is therefore based on the object, the generic device and to further develop the method for operating the same, but also the maintenance Interchangeability of different sensors is facilitated, and the system may even can be more easily applied to a new application.
- the invention is based on the idea that the sensor / actuator assembly is sensor or Actuator-near data storage means on which only the sensor or actuator-specific data are stored, and the processor electronics own Contains data storage means on which only the device-specific Application data are stored.
- the sensor or actuator data are close to the sensor or actuator as individual only pertaining to the respective assembly Information data stored there and physically separated from the application and application-specific data that are stored on the processor card. That the functionality is separated so that the sensor only the sensor-specific Data that the processor card only holds the application-specific data.
- the Adaptation and transmission device comprises at least one A / D converter, which converts the analog measurement signal into a digital measurement signal. Further in the Adaptation and transmission device for the digitized measurement signal Adapted transmission via an interface. This can be the case, for example Reinforcement to a standardized level and the integration of the digital Include measurement signal in a standardized transmission protocol.
- a D / A converter is in the device according to the invention with an actuator module intended.
- the digital control variable is supplied via the bus system and in the Adaptation and transmission device converted into an analog control variable. This is then fed to an actuator in the actuator module, which drives an actuator, which influences the physical quantity to be influenced.
- This allows the Control variable via standardized bus systems from the central process control unit are transmitted and in the adaptation and transmission device to the corresponding actuator module can be adapted.
- the adjustment and Transfer device arranged a storage device in the specific Data of the sensor or actuator module can be stored.
- a controller arranged the digitized in a sensor module to adapt Measurement signal or in the case of an actuator module for adapting the digital control variable by means of the specific data of the sensor / actuator module from the storage device is provided.
- the device therefore includes According to the invention, both the sensor / actuator module and the adaptation and Transmission equipment. These are preferably in a common housing integrated and have a common power supply.
- the Adaptation and transmission device different interface formats having. This ensures that the device is in different bus systems can be involved.
- an application-specific adaptation of the digitized measurement signal or digitized control variable is made in the central process control unit. This makes it possible to evaluate the recorded measurement signals centrally carry out without the device being burdened with complex calculations.
- a special start control of a motor can also be used in process control be made so that in the adaptation and transmission facility at Actuator module only an adaptation to the special actuator module and Conversion into an analog control variable can be made.
- the adaptation and transmission device with a sensor module digitized measurement signal with the stored sensor-specific data different interface devices or formats can be adapted.
- the necessary algorithms and data in the installation of the device transmit the adaptation and transmission device so that this sensor or actuator-specific data after digitizing the measurement signal to the measurement signal or the supply of the digital control variable can be applied to the control variable can.
- the adaptation can be, for example, calibration, linearization of the digital Measurement signal or the control variable or the use of a sensor or include actuator-specific correction factor.
- the measurement signal can also be used in the Storage device stored comparison values are compared and thus Initial values that are outside the expected measuring range before the Transmission are discarded and transmission of the measurement signals only then takes place when the sensor has leveled itself.
- the configuration according to the invention makes it possible for sensor or Actuator modules can be completely replaced as spare parts because the important ones Information such as manipulated variables, calibration values, linearization functions, Correction factors for pressure and temperature in the adjustment and Transmission device are stored. Thanks to the module-specific Storage in the device according to the invention is not an adaptation of the Sensor modules required in the process field. The application-specific data can be changed in the process control unit. The hardware expenditure for the device was kept low and still a standardized transmission allows.
- the task is also carried out with a procedure for adapting and transferring recorded physical quantities or to adapt transmitted ones Control variables for influencing physical variables solved, in which one physical quantity recorded by a sensor module and into an analog one Measurement signal is converted and digitized close to the sensor and sensor-specific adapted and adapted for transmission via different interfaces or in which a control variable supplied via a bus system by means of an actuator stored actuator-specific data adapted to an actuator module and in one analog control variable is converted, which is fed to an actuator of an actuator module that influences the physical variable depending on the control variable.
- the devices 10, 30 are shown which are connected to a bus system 18 Process control unit 16 are connected.
- the device 10 comprises a Sensor module 12 and an adaptation and transmission device 14.
- an A / D converter 142 is arranged in the Adaptation and transmission device 14.
- a storage device 148 and a controller 144 are also arranged.
- the Device 10 is connected to bus system 18 via an interface 146.
- the device 30 comprises an actuator module 32, which here is used, for example, as a motor is executed.
- the actuator module 32 has an adaptation and transmission device 34 coupled.
- This adaptation and transmission device 34 comprises a D / A conversion 342, furthermore the same components (Storage device 348, controller 344 and interface 346) included as in the Device 10 with the sensor module 12.
- Both devices 10, 30 are connected to the central via the bus system 18 Process control unit 16 connected.
- This process control unit 16 includes one Processor 20 and interface cards 24 and 22 for connecting devices 10, 30 to the process control unit 16.
- the sensor module 12 picks up a physical variable and converts it into one analog measurement signal.
- This analog measurement signal becomes the A / D conversion 142 supplied, in which it is converted into a digital measurement signal.
- This digital Measurement signal is preprocessed in controller 144. For example, it is sent to a Transmission protocol for transmission via the interface 146 and the bus system 18 adjusted.
- the storage device 148 contains sensor-specific data.
- the Controller 144 outputs the digital preprocessed measurement signal to interface 146 further. Controller 144 can also control the conversion accuracy of the A / D converter influence.
- the sensor-specific data in the storage device 148 can, for example, sensor-specific linearization factors of a Infrared sensor, calibration functions and response factors all in one Flame ionization detector, pressure correction factors of paramagnetic Oxygen sensors, cross sensitivity correction factors for accompanying gases, Filling gas concentrations of calibration cells or decade voltages of one Include zirconia sensors. All data that is sensor-specific can be found in the Storage device 148 can be stored. So before the transfer perform preprocessing for the process control unit 16. Further can in the Storage device 148 sensor-specific maintenance information, for example Operating hours counter, lamp intensity, rotational speeds of filter wheels, Drifts of sensitivities and offset values can be saved.
- a device according to the invention can be simply inserted into a via the digital interface existing standardized bus system can be integrated. To do this, only the sensor-specific data set in the adaptation and transmission device and saved.
- the application-specific functionality is on the interface card 22 or 24 in the process control unit 16 realized. Because the digitized preprocessed Measurement signal can be easily transmitted via the bus system 18 can in the Process control unit 16, where much higher computing and storage power for Is available, the processing of the measurement signal can be made.
- the measurement range and auto range are defined, Signal processing algorithms processed, auxiliary variables calculated, Cross sensitivity corrections applied by multiple digital sensors, Limit value monitoring functions and sequence controls for automatic Calibrations according to the specified number of operating hours and the storage of Value changes carried out over longer periods of time.
- the device 30 becomes a digital one via the bus system 18 Tax quantity supplied. This is in the adaptation and transmission unit 34 controller 344 and storage device 348 to the specific Adjusted actuator module. On the one hand, it is converted from D / A converter 342 to a analog control variable converted. On the other hand, in the Embodiment, for example, engine-specific parameters on the digital Control variable applied or the control variable is an actuator-specific offset value added.
- the processor 20 thus only contains its own storage means application-specific data are stored. These only concern the operating mode or the evaluation as such.
- Application data and sensor or actuator data are therefore physically different from one another Cut.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
Description
- 10
- Vorrichtung
- 12
- Sensormodul
- 14
- Anpassungs- und Übertragungseinrichtung für Sensormodul 12
- 16
- Prozessteuereinheit
- 18
- Bussystem
- 20
- Prozessor
- 22
- Schnittstellenkarten für Sensormodul 12
- 24
- Schnittstellenkarten für Aktormodul 32
- 30
- erfindungsgemäße Vorrichtung
- 32
- Aktormodul
- 34
- Anpassungs- und Übertragungseinrichtung für Aktormodul 32
- 142
- A/D-Umwandler für Sensormodul 12
- 144
- Controller für Sensormodul 12
- 146
- Schnittstelle für Sensormodul 12
- 148
- Speichervorrichtung für Sensormodul 12
- 342
- D/A-Umwandler für Aktormodul 32
- 344
- Controller für Aktormodul 32
- 346
- Schnittstelle für Aktormodul 32
- 348
- Speichervorrichtung für Aktormodul 32
Claims (21)
- Vorrichtung (10, 30) zur Erfassung oder Beeinflussung einer physikalischen Größe und zur Kommunikation mit einer zentralen Prozesssteuereinheit, wobei die Vorrichtung eine Baugruppe mit Sensor und/oder Aktor sowie eine Prozesselektronik enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor/Aktor-Baugruppe sensor-bzw aktornahe Datenspeichermittel enthält auf dem lediglich die sensor- bzw aktorspezifischen Daten abgespeichert sind, und die Prozessorelektronik eigene Datenspeichermittel enthält, auf denen lediglich die gerätespezifischen Applikationsdaten gespeichert sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung oder zur Beeinflussung einer physikalischen Größe und zur Kommunikation die Sensor/Aktor-Baugruppe mit einer zentralen, über ein Bussystem (18) verbundenen Prozesselektronik (16) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (10) eine erfasste physikalische Größe von einer Anpassungs- und Übertragungseinrichtung (14) digitalisierbar und über eine digitale Schnittstelle (146) übertragbar ist, bzw. der Vorrichtung (30) eine digitale Steuergröße über die Schnittstelle (346) zuführbar ist und in der Anpassungs- und Übertragungseinrichtung (34) an das Aktormodul (32) anpassbar ist und in eine analoge Steuergröße wandelbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Sensormodul (12) in der Anpassungs- und Übertragungseinrichtung (14) wenigstens ein A/D-Umwandler (142) angeordnet ist, dem das analoge Messsignal zuführbar ist und der eine Digitalisierung des Messsignals vornimmt und bei dem das digitale Messsignal über eine Schnittstelle (146) dem Bussystem (18) zuführbar ist. - Vorrichtung nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Aktormodul (32) in der Anpassungs- und Übertragungseinrichtung (34) ein D/A-Umwandler (342) angeordnet ist, dem eine über eine Schnittstelle (346) zugeführte digitale Steuergröße zur Umwandlung in die analoge Steuergröße zuführbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung (14, 34) eine Speichervorrichtung (348, 148) angeordnet ist, in der spezifische Daten des Sensor- bzw. Aktormoduls (12, 32) speicherbar sind und in der ein Controller (144, 344) angeordnet ist, der bei einem Sensormodul (12) zur Anpassung des digitalisierten Messsignals bzw. bei einem Aktormodul (32) zur Anpassung der digitalen Steuergröße mittels der spezifischen Daten des Sensor-/Aktormoduls (12, 32) aus der Speichervorrichtung (348, 148) vorgesehen ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das die Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung (14, 34) mit der digitalen Schnittstelle (146, 346) in direkter Umgebung des Sensor- bzw. Aktormoduls (12, 32) angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor- bzw. Aktormodul (12, 32) mit der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung (14, 34) in einem Gehäuse integriert sind. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor- bzw. Aktormodul (12, 32) und die Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung (14, 34) eine gemeinsame Stromversorgung aufweisen. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10, 30) mehrere unterschiedliche Schnittstelleneinrichtungen (146, 346) zur Verbindung mit unterschiedlichen Bussystemen (18) oder zur Benutzung unterschiedlicher Protokolle und/oder externen Bedien- und Steuergeräten aufweist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung (14, 34) eine sensor-/aktormodulspezifische Anpassung des digitalisierten Messsignals bzw. der digitalisierten Steuergröße erreichbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine applikationsspezifische Anpassung des digitalisierten Messsignals oder der digitalisierten Steuergröße in der zentralen Prozesssteuereinheit (16) vornehmbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Sensormodul (12) das digitalisierte Messsignal mittels in der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung (14) gespeicherter sensorspezifischer Daten an unterschiedliche Schnittstelleneinrichtungen (146) anpassbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Aktormodul (32) die über eine Schnittstelle (346) zugeführte digitale Steuergröße in der Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung (34) mittels der gespeicherten aktorspezifischen Daten an unterschiedliche Aktormodule anpassbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung des digitalisierten Messsignals oder der digitalen Steuergröße mittels der sensor-/aktormodulspezifischen Anpassung vorgesehen ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Linearisierung des digitalisierten Messsignals oder der digitalen Steuergröße mittels der sensor-/aktormodulspezifischen Anpassung vorgesehen ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass auf das digitalisierte Messsignal oder die digitale Steuergröße eine sensor-/aktormodulspezifischen Anpassung mittels eines Korrekturfaktors anwendbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das digitalisierte Messsignal oder die digitale Steuergröße mit in der Speichervorrichtung (148, 348) gespeicherten Vergleichswerten vergleichbar sind. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassungs- und Übertragungsvorrichtung (14, 34) wartungsrelevante Daten des Sensor/Aktormoduls (12, 32) aufnimmt, speichert und zur Prozesssteuereinheit (16) überträgt. - Verfahren zum Betrieb eines Analysesystemes,
bei welchem der in einem sensornahen/aktornahen Speicher individuelle spezifische Sensor- bzw Aktordaten abgelegt sind, und in einer prozessornahen Speicher oder auf einer Prozessorkarte die Applikationsund Funktionsdaten des Gesamtsystemes abgelegt sind, derart, dass Sensor/Aktordaten physisch von den Applikationdaten des Systems physisch getrennt gespeichert werden. - Verfahren nach Anspruch 20, bei dem eine physikalische Größe von einem Sensormodul (12) aufgenommen und in ein analoges Messsignal umgeformt wird und sensornah digitalisiert und sensorspezifisch angepasst und zur Übertragung über unterschiedliche Schnittstellen angepasst wird bzw. bei dem eine über ein Bussystem (18) zugeführte Steuergröße mittels gespeicherter aktorspezifischer Daten an ein Aktormodul (32) angepasst und in einer analoge Steuergröße gewandelt wird, die einem Stellglied eines Aktormoduls (32) zugeführt wird, das in Abhängigkeit der Steuergröße die physikalische Größe beeinflusst.
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Opponent name: SICK AG Effective date: 20120110 |
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PLAX | Notice of opposition and request to file observation + time limit sent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNOBS2 |
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REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R026 Ref document number: 502004012436 Country of ref document: DE Effective date: 20120110 |
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PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 20110427 |
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PLBB | Reply of patent proprietor to notice(s) of opposition received |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNOBS3 |
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GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee |
Effective date: 20120123 |
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REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: ST Effective date: 20120928 |
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PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
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PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20120131 |
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RDAF | Communication despatched that patent is revoked |
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APAH | Appeal reference modified |
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APBM | Appeal reference recorded |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNREFNO |
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APBP | Date of receipt of notice of appeal recorded |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA2O |
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APBQ | Date of receipt of statement of grounds of appeal recorded |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA3O |
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REG | Reference to a national code |
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APBU | Appeal procedure closed |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA9O |
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PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
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PLAB | Opposition data, opponent's data or that of the opponent's representative modified |
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R26 | Opposition filed (corrected) |
Opponent name: SICK AG Effective date: 20120110 |
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RDAG | Patent revoked |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009271 |
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STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: PATENT REVOKED |
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27W | Patent revoked |
Effective date: 20190313 |