Messgeräte spielen bei der Überwachung von Prozessen, insbe ^¬ sondere industriellen Produktionsprozessen, beispielsweise in der chemischen Industrie, eine wesentliche Rolle. Da bei man ^¬ chen Herstellungsprozessen die Eigenschaften des Produkts we ^¬ sentlich von den Prozessbedingungen abhängen, werden diese üb ^¬ licherweise durch Messgeräte mit Sensoren zur Detektion der jeweils relevanten Prozessbedingungen überwacht. Ergibt diese Überwachung eine Überschreitung eines kritischen Wertes, muss in den Prozess eingegriffen werden, um die Qualitätsstandards zu halten.

Naturgemäß weist jede Messung Messwertabweichungen, d.h. Mess- fehler, auf. Gerade im Bereich der Prozessüberwachung ist es von kritischer Bedeutung, die auftretenden Messwertabweichun ^¬ gen akkurat zu bestimmen und adäquat zu berücksichtigen. Prob ^¬ lematisch ist dabei, dass für eine präzise Berechnung der Messwertabweichungen eine Vielzahl unterschiedlicher Faktoren berücksichtigt werden muss, was die Berechnung der Messwertab ^¬ weichungen durch den Benutzer aufwändig macht. Zudem ändern sich die in diese Berechnung einfließenden Faktoren teilweise mit den jeweils aktuellen Umgebungs- und Rahmenbedingungen, beispielsweise einer Betriebstemperatur oder Betriebsdauer des Messgeräts. Es ist also nicht damit getan, einmal für das

Messgerät eine Berechnung der Messwertabweichung vorzunehmen, sondern diese muss immer wieder wiederholt werden.

In der Praxis wird diese Problematik oftmals dadurch umgangen, dass eine einmalige worst-case Abschätzung der Messwertabwei ^¬ chung durchgeführt wird. Dies führt aber zu Verlusten in der Prozesseffizienz, weil damit in einer Reihe von Fällen ledig ^¬ lich wegen einer zu groß abgeschätzten Messwertabweichung eine Überschreitung eines kritischen Wertes detektiert und ein Ein ^¬ griff in den Prozess erzwungen wird, obwohl sich bei einer exakten Berechnung der aktuellen Messwertabweichung ergeben würde, dass tatsächlich noch keine Überschreitung des kriti- sehen Werts vorliegt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Messgerät bereitzustellen, mit dem auf Fehlerabschätzung basierende worst-case Abschätzungen der Messwertabweichungen und aus ihnen resultierende Verluste der Prozesseffizienz von Prozes ^¬ sen, insbesondere Herstellungsprozessen, vermieden werden kön ^¬ nen, und zwar insbesondere auf eine den Benutzerkomfort stei ^¬ gernde Weise. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Messgerät mit den Merkma ^¬ len des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin ^¬ dung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Das erfindungsgemäße Messgerät weist mindestens einen Sensor, mindestens einen Prozessor, mindestens einen Speicher und min ^¬ destens eine Ausgabeschnittstelle auf. Unter einer Ausgabe ^¬ schnittstelle im Sinne dieser Erfindung sind dabei sowohl Schnittstellen zur mittelbaren oder unmittelbaren Ausgabe an einen Benutzer der Anlage, wie z.B. ein Bedientool, einen Steuerrechner, eine analoge oder digitale Anzeige oder ein Display, zu verstehen als auch Datenschnittstellen für eine elektronische Signalkommunikation, mit denen ein Auslesen durch eine Steuerelektronik oder ein -gegebenenfalls computer ^¬ gestütztes- Leitsystem ermöglicht wird.

Insbesondere soll die Verwendung des Begriffs „Ausgabeschnitt ^¬ stelle" nicht implizieren, dass es sich um eine reine Ausgabe ^¬ schnittstelle handeln muss, die eine Eingabe nicht ermöglicht, sondern lediglich besagen, dass die Schnittstelle jedenfalls zur Ausgabe verwendet werden kann.

Dabei stehen erstens der Prozessor und der Speicher, zweitens der Sensor und der Speicher oder der Sensor und der Prozessor sowie drittens zumindest die Ausgabeschnittstelle und der Speicher oder die Ausgabeschnittstelle und der Prozessor mit ^¬ einander in Signalkommunikation. Dementsprechend kann insbe ^¬ sondere erstens der Prozessor auf den Speicher zugreifen, zweitens der Sensor Messwerte direkt in den Speicher schreiben und/oder dem Prozessor zuleiten und drittens ein Datensatz aus dem Speicher und/oder durch den Prozessor an die Ausgabe ^¬ schnittstelle weitergeleitet werden. Beispielsweise kann eine solche Signalkommunikation durch Verbindung über elektrische Leiter oder Leiterbahnen erfolgen.

Erfindungswesentlich ist, dass zumindest in einem Bereich des Speichers gerätespezifische Daten und/oder anwendungsspezifi ^¬ sche Daten hinterlegt sind, dass der Prozessor zur Durchfüh- rung einer Berechnung der Messwertabweichung auf der Basis der gerätespezifischen Daten und/oder anwendungsspezifischen Daten sowie der gemessenen Messdaten eingerichtet ist und dass die berechnete Messwertabweichung über die Ausgabeschnittstelle ausgebbar, insbesondere auslesbar, ablesbar oder abrufbar, ist.

Durch diese Maßnahmen ist sichergestellt, dass zu jedem Zeit ^¬ punkt ein aktueller Wert der Messwertabweichung des Messgeräts über die Ausgabeschnittstelle abgerufen bzw. ausgelesen werden kann, der insbesondere nicht mehr mühsam und aufwändig von ei ^¬ nem menschlichen Benutzer berechnet werden oder grob abge ^¬ schätzt werden muss. Besonders bevorzugt ist es, wenn die gemessenen Messdaten ei ^¬ nen Druck und/oder eine Temperatur und/oder eine Betriebsdauer umfassen, da diese Parameter einerseits für viele Prozesse re ^¬ levant sind und andererseits typische Größen, die den aktuel- len Wert der Messwertabweichung beeinflussen, darstellen. Be ^¬ sonders gut ist die Erfindung daher für Messgeräte, die Druck ^¬ messumformer sind, einsetzbar.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die im Speicher gespeicherten gerätespezifischen Daten Daten zur Genauigkeitsklasse und/oder Daten zu individuell für das Messgerät ermittelten Fehlerkoef ^¬ fizienten und/oder Daten zum Aufbau des Sensorsystems umfas ^¬ sen. Damit lassen sich die gerätespezifischen apparativen Ein ^¬ flüsse auf die Messwertabweichung bei der Berechnung derselben möglichst genau bestimmen. Sofern diese Daten abhängig von weiteren Umgebungsbedingungen sind, ist es bevorzugt, die Be ^¬ rücksichtigung dieser Abhängigkeit entweder durch Hinterlegung entsprechender Messwerttabellen oder entsprechender analyti ^¬ scher Beschreibungen, z.B. in Form von Korrekturkoeffizienten oder Funktionen, die die Abhängigkeiten wiedergeben, im Spei ^¬ cher zu ermöglichen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vor ^¬ gesehen, dass die anwendungsspezifischen Daten Daten aus einem Geräteabgleich und/oder einer Linearisierung und/oder Informa ^¬ tionen zur Anwendung umfassen. Auf diese Weise kann eine Mög ^¬ lichkeit zur Berücksichtigung von Einflüssen auf die Mess ^¬ wertabweichung geschaffen werden, die sich aus der jeweiligen konkreten Anwendungssituation heraus ergibt.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Messgeräts, bei der der Prozessor ferner zur Simulation von Messdaten und zur Berechnung der Messwertabweichung unter Verwendung der si- mulierten Daten als gemessene Messdaten für die Berechnung der Messwertabweichung eingerichtet ist. Durch eine solche Simula ^¬ tion, bei der die eigentlich für die Berechnung der Mess ^¬ wertabweichung verwendeten Messdaten des mindestens einen Sen ^¬ sors durch vorgegebene, simulierte Daten bei der Berechnung der Messwertabweichung ersetzt werden, kann sich der Benutzer auf einfache Weise einen Überblick über die Messwertabweichun ^¬ gen, die im Rahmen der üblichen Prozessbedingungen zu erwarten sind, verschaffen.

Wenn zusätzlich die bei der Simulation ermittelte maximale Messwertabweichung über die Ausgabeschnittstelle ausgebbar ist, kann diese im Rahmen eines Asset-Managements verwendet werden, um die Betriebsbedingungen zu überwachen.

Wenn alternativ oder zusätzlich die bei der Simulation ermit ^¬ telte Messwertabweichung in Einzelfehler aufgeschlüsselt über die Ausgabenschnittstelle ausgebbar ist, kann der Anwender durch Analyse der simulierten Messwertabweichungen und der Beiträge unterschiedlicher in diese eingehender Einzelfehler mögliches Optimierungspotential ermitteln. In Kombination mit einem Asset-Management kann dann auch eine Überwachung der Einzelfehler erfolgen und eine Festsetzung von Grenzwerten für diese Einzelfehler erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren und Beispie ^¬ len näher erläutert. Es zeigen:

Fig.l: Den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen

Messgeräts, und

Fig.2: den schematischen Ablauf einer Fehlerberechnung. Figur 1 zeigt ein Messgerät 100 mit einem Sensor 111, der als Temperatursensor ausgeführt ist, einem Sensor 112, der als Drucksensor ausgeführt ist und einem Sensor 113 zur Erfassung der Betriebsdauer des Messgeräts 100. Das Messgerät 100 kann insbesondere ein Druckmessumformer sein.

Die Sensoren 111,112,113 stehen über Signalleitungen 170d, 170e,170f, die beispielsweise als Kabel oder Leiterbahnen aus ^¬ geführt sein können, in Signalkommunikation mit einem Prozes- sor 120 und können ihm darüber gemessene Messdaten übermit ^¬ teln .

Der Prozessor 120 steht seinerseits über die Signalleitung 170b mit einem Speicher 130 in Signalkommunikation, was insbe- sondere die Speicherung von gemessenen Messdaten erlaubt, die aber in einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungs ^¬ form auch unmittelbar über Signalleitungen von den Sensoren 111,112,113 zum Speicher ermöglicht werden könnte. Ferner steht der Prozessor über die Signalleitung 170c mit ei ^¬ ner Ausgabeschnittstelle 140, die z.B. als Steckkontakt für eine leitungsbasierte Datenausgabe, oder als Funk-Interface für eine drahtlose Datenausgabe ausgeführt sein kann, in Sig ^¬ nalkommunikation, so dass dem Prozessor 120 übermittelte oder von diesem errechnete Daten an die Ausgabeschnittstelle 140 zum Abruf bzw. zur Auslese von außerhalb des Messgeräts 100 weitergeleitet werden können.

Schließlich stehen auch der Speicher 130 und die Schnittstelle 140 über die Signalleitung 170a in Signalkommunikation mitei ^¬ nander . In unterschiedlichen Speicherbereichen des Speichers 130 sind gerätespezifische Daten 150 und anwendungsspezifische Daten 160 hinterlegt. Der Prozessor 120 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch zur Durchführung einer Berechnung der Messwertabweichung auf der Basis der gerätespezifischen

Daten 150, der anwendungsspezifischen Daten 160 und der gemes ^¬ senen Messdaten eingerichtet, dass er einen Programmspeicher 121 aufweist, in welchem ein Programm hinterlegt ist, das eine Routine zur Berechnung der Messwertabweichung aus diesen Daten umfasst. Alternativ wäre aber beispielsweise auch ausreichend, dass der Prozessor 120 ein solches Programm abarbeitet, das an anderer Stelle gespeichert ist.

Die Messwertabweichung des Messgerätes 100 beim Einsetzen des Druckmesssensors, die auch als Gesamtabweichung oder Ge ^¬ brauchsfehler bezeichnet wird Ftotai als Summe der Grundgenauig ^¬ keit Fperf und LangzeitStabilität F _sta b .

Die Grundgenauigkeit F _per f setzt sich dabei aus thermischer Än- derung von Nullsignal und Ausgangsspanne FT sowie der Messab ^¬ weichung FKI zusammen und ist entsprechend den Gesetzen der Gauß' sehen Fehlerfortpflanzung durch die Wurzel aus der Summe der Quadarate der einzelnen Fehlerkomponenten gegeben. Die thermische Änderung FT lässt sich aus gerätespezifischen Daten bestimmen. Dazu muss ein temperaturabhängiger Basis- Temperaturfehler F _TB mit einem Faktor FMZ, der von der konkre ^¬ ten Ausgestaltung der Messzelle abhängt, und mit einem weite ^¬ ren Zusatzfaktor FTD, der den jeweiligen Turn Down wiederspie- gelt, multipliziert werden. Ist die Ausgabeschnittstelle 140 ein digitaler Signalausgang, welcher über HART, Profibus PA oder Foundation Fieldbus erfolgt, ist allein mit diesen Werten die Grundgenauigkeit F _per f berechenbar. Bei anderen Arten der Ausgabeschnittstelle 140, insbesondere bei einem 4...20mA- Ausgang ist zusätzlich die thermische Änderung des Stromaus ^¬ ganges F _a zu berücksichtigen, welche ebenfalls zu den geräte ^¬ spezifischen Daten gehört.

Ebenfalls gerätespezifisch ist die Langzeitdrift des Nullsig ^¬ nals F stab, die ebenfalls vom jeweiligen Turn Down abhängt.

Neben diese gerätespezifischen Effekte treten zu berücksichti- gende Effekte, welche sich aus der Art und Weise, wie der An ^¬ wender ein Gerät einsetzt, ergeben. Diese Art und Weise spie ^¬ gelt sich in den Einstellungen, mit denen er das Gerät be ^¬ treibt, wieder, so dass durch die beim Betrieb des Geräts ver ^¬ wendeten Einstellungen weitere bei der Fehlerermittlung zu be- rücksichtigende Einflüsse definiert werden, die herstellersei- tig in Abhängigkeit von den jeweiligen Einstellungen des Gerä ^¬ tetyps ermittelt werden und beispielsweise in einem Speicher des Geräts hinterlegt werden, um auch bei einer automatisier ^¬ ten Fehlerberechnung Berücksichtigung zu finden.

Der Turn Down (FTD) ergibt sich aus dem Quotient von Abgleich zu Messbereich. Wird durch einen Abgleich nur ein Teil des Messbereichs ausgenutzt, verstärkt sich der Fehler bezogen auf den abgeglichenen Bereich mit dem Faktor FTD.

Bei einer Linearisierung wird in der Regel aus der gemessenen Höhe (proportional zum Druck) mit Hilfe der Behältergeometrie das Volumen berechnet. Es können sich durch geringe Unter ^¬ schiede der Höhe große Unterschiede im Volumen ergeben. Dem- entsprechend verstärkt sich ein Fehler in der Höhe im gleichen Maß auf das Volumen. Die Anwendung ist eine Einstellung des Messgeräts. Bei be ^¬ stimmten Anwendungen ist der Fehler des Messwerts auch vom Messwert abhängig, er verändert sich also über den Messbe ^¬ reich. Dies muss bei der Berechnung ebenfalls berücksichtigt werden.

Die Einzelschritte bei der Fehlerberechnung lassen sich auf die in Figur 2 gezeigte Weise schematisch als Ablauf darstel ^¬ len. In einem ersten Schritt 10 werden unter Verwendung der von den Sensoren 111, 112, 113 gemessenen Messdaten Druck 1, Temperatur 2 und Betriebsdauer 3 und der gerätespezifischen Daten 150 zunächst die maximalen Fehler, die auf die Sensoren 111, 112, 113 zurückzuführen sind, berechnet. Dies schließt insbesondere neben den statistischen Messfehlern Linearitäts- fehler, Temperaturfehler und Langzeitdrift-Effekte ein.

Im zweiten Schritt 20 wird dieses Ergebnis unter Berücksichti ^¬ gung der anwendungsspezifischen Daten 160 um die Berechnung des maximalen Fehlers durch Anwendereinstellungen, insbesonde- re Abgleich, Anwendungseffekte und Linearisierungseffekte er ^¬ gänzt .

In einem dritten Schritt 30 wird das ergänzte Ergebnis dann um etwaige Fehler der Messwertausgabe ergänzt, um die endgültige Messwertabweichung zu bestimmen. Systematisch gehören diese Fehler, unter die beispielsweise die Temperaturfehler einer Stromstufe der Ausgabeschnittstelle 140 fällt, zu den geräte ^¬ spezifischen Fehlern, deshalb in diesem Schritt auf dieses spezielle Datum der gerätespezifischen Daten 150 zurückgegrif- fen wird.

Dadurch, dass die - heutzutage meist nur über die Betriebsan ^¬ leitung zugänglichen - gerätespezifischen Daten 150 und/oder die anwendungsspezifischen Daten 160 erfindungsgemäß in Spei ^¬ cherbereichen des Speichers 130 des Messgeräts 100 hinterlegt werden, wird es möglich, durch einen dazu eingerichteten Pro ^¬ zessor 110 automatisch zu jedem Zeitpunkt die Messwertabwei- chung berechnen und über die Ausgabeschnittstelle 140 ausgeben zu lassen und damit eine Reduktion der Prozesseffizienz ge ^¬ zielt zu vermeiden.

Bezugs zeichenliste

1 Druckmesswert

2 Temperaturmesswert

3 Betriebsdauermesswert

10 Erster Schritt

20 Zweiter Schritt

30 Dritter Schritt

100 Messgerät

111 Sensor

112 Sensor

113 Sensor

120 Prozessor

121 Programmspeicher

130 Speicher

140 Ausgabeschnittstelle

150 gerätespezifische Daten

160 anwendungsspezifische Daten

170a Signalleitung

170b Signalleitung

170c Signalleitung

170d Signalleitung

170e Signalleitung

170f Signalleitung