Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überprüfung eines Messgerätes zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße innerhalb einer Prozessanlage. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um Füllstand, Dichte, Viskosität, Durchfluss, pH-Wert, Leitfähigkeit oder Temperatur.

In der modernen Prozessautomatisäerung werden die Sicherheit der Steuerung von Prozessen und die Zuverlässigkeit der verwendeten Feldgeräte (z.B. Sensoren oder Aktoren) zu einem immer bedeutenderen Thema. Bezüglich Funktionstest oder Selbsttest der Feldgeräte gibt es beispielsweise bei einigen Messgeräten bereits Ansätze und Varianten (stehe z.B. EP 1 091 199). Solche Funktionstests erlauben es festzustellen, ob das gesamte Messgerät oder ob zumindest Komponenten davon zuverlässig funktionieren. Ein Problem besteht darin, dass zumindest während des Funktionstests das Messgerät nicht arbeitet und somit auch keine Informationen über die Prozessgröße liefern kann. Ein weiteres Problem kann darin bestehen, dass bei dem Funktionstest der momentane Wert der Prozessgröße Auswirkungen auf den Test hat. Dies beispielsweise für den Fall, dass die Prozessgröße eine Änderung einer Eigenschaft des Messgerätes bewirkt. Als Beispiel sind zu nennen Temperaturmesswiderstände oder Messgeräte auf Basis des Vibrationsprinzips, wie z.B. Schwinggabeln, Einstäbe oder Membranschwinger.

Somit führen die im Stand der Technik vorhandenen Verfahren und Möglichkeiten zum Teil zur Einschränkung der Verfügbarkeit, weil Messungen nicht möglich sind, oder zu Unsicherheiten bzw. zur Einschränkung der Funktionsprüfung, weil z.B. die Unsicherheit der während des Funktionstests gegebenen Prozessgröße nicht den vollen Umfang der Prüfung erlaubt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Überprüfung eines Messgerätes vorzuschlagen, welches die Nachteiie des Standes Technik nicht aufweist.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass das Messgerät zu einem Testzeitpunkt derartig angesteuert wird, dass das Messgerät ein vorgegebenes Ausgangssigna! erzeugt, und dass ausgehend von der Ansteuerung des Messgerätes zum Testzeitpunkt ein Funktionstest des Messgerätes ausgelöst wird. Das Ausgangssignal ist dabei insbesondere in einer Variante derartig ausgestaltet, dass das vorgegebene Ausgangssignal einem Wert der Prozessgröße entspricht. Andere Formen bzw. Inhalte des Ausgangssignals sind jedoch ebenfalls möglich. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um Füllstand, Dichte, Viskosität, Temperatur, Durchfluss, Massendurchfiuss oder pH-Wert.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es somit, in dem Zeitraum, in welchem die dem Messgerät nachgeordneten Anlagenkomponenten überprüft werden (als Wiederhoiprüfung oder Anlagenprüfung), auch den ungeprüften Teil der Instrumentierung und insbesondere das Messgerät selbst hinsichtlich der Systemintegrität zu überprüfen und damit auch den Grad der

Verfügbarkeit bzw. der Sicherheit des Messgeräten anzuzeigen. Die Ansteuerung zum Testzeitpunkt erfolgt dabei beispielsweise von einer übergeordneten Einheit, mit welcher das Messgerät über einen entsprechenden Bus verbunden ist, oder vor Ort durch eine direkte Bedienung des Messgerätes, z.B. durch das Bedienpersonal.

Zum Testzeitpunkt wird eine sog. Wiederholprüfung durchgeführt. Dabei wird das Messgerät beispielsweise mit einem entsprechenden Signal oder durch eine Bedienung vor Ort dazu gebracht, dass es ein vorgegebenes Ausgangssignal erzeugt. Das Ausgangssignai ist dabei vorzugsweise derartig definiert, dass es einem bestimmten Zustand oder einem bestimmten Wert der Prozessgröße entspricht. Das Messgerät ist dabei beispielsweise über einen Feldbus oder kabellos mit Aπiagenkomponenten verbunden, welche die Ausgangssignale, weiche das Messgerät erzeugt, verarbeiten oder auswerten. Die Wiederholprüfung bezieht sich somit auf die Prüfung der dem Messgerät nachgeordneten Einheiten, welche vom Messgerät ein Signa! empfangen bzw. weiterverarbeiten.

Während der Wiederholprüfung befindet sich die Prozessanlage üblicherweise in einem definierten Zustand, so dass der Prozesszustand bekannt und stabil ist. Überdies ist zu diesem Testzeitpunkt eine Messung nicht erforderlich, da dem System ein zuvor definierter Messwert (Prüfwert) eingeprägt wird.

Erfindungsgemäß wird daher das Messgerät während der Wiederhoiprüfung in einen gesonderten Betriebsmodus gesetzt und somit der Funktionstest ausgelöst. Solche Funktionstests sind im Stand der Technik bekannt.

In diesem Funktionstest werden mittels spezifischer Analyseverfahren die Systemintegrität und die Verfügbarkeit des Messgerätes untersucht. Am Beispiel der Vibronik können das sein: Untersuchung der Resonanzfrequenz, An- und Ausschwingen der Gabel, Untersuchung der Güte, Betrieb im Multimodeverfahren usw.

Ein Vorteil der Erfindung liegt in der prozessunabhängigen Beurteilung der Sensorik aufgrund der definierten Prozesssituation und des im Testfall befindlichen Sensors, wobei beispielsweise eine erhöhte Stromaufnahme zum Testzeitpunkt zulässig ist. Während der Wiederholprüfung wird dieser stabile Prozesszustand benutzt, um Beeinflussungen auf die Analysen der

Systemintegrität auszuschließen. Ein weiterer Vorteil ist, dass sich durch die erfindungsgemäße Lösung keine Verringerung der Verfügbarkeit des Messgerätes im eigentlichen Messbetrieb ergibt. Auch ist zum Zeitpunkt der Wiederholprüfung ein gegebenenfalls notwendiger Sensortausch einfacher auszuführen als im normalen Anlagenbetrieb. Hinzu kommt noch, dass zu diesem Zeitpunkt Analyseverfahren mit einem erhöhten Energiebedarf durchgeführt werden können, die während dem Normalbetrieb nicht möglich sind. Dies begründet sich in der Verwendung eines Prüfwertes, welcher mehr Energie für die Analyse des Messgerätes dem Messgerät zur Verfügung stellt (Verwendung von analogen Zweidrahtsystemen).

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens die vom Messgerät zu bestimmende und/oder zu überwachende Prozessgröße während des Testzeitpunkts einen bekannten Wert aufweist, und dass der beim Testzeitpunkt bekannte Wert der vom Messgerät zu bestimmende und/oder zu überwachende Prozessgröße beim Funktionstest des Messgerätes berücksichtigt wird. Dieser im Prozess vorhandene und wohldefinierte Wert der Prozessgröße wird dabei beispielsweise dem Messgerät mitgeteilt oder der Funktionstest erfolgt in Verbindung mit einer übergeordneten Einheit, z.B. einer Leitwarte, in welcher beispielsweise die Steuerung der Wiederholprüfung und der Funktionstest zusammenlaufen und in welcher auch alle notwendigen Informationen über die Prozesse bzw. Prozessgrößen vorhanden sind. In dieser Ausgestaltung wird dabei auf die Prozessgröße abgestellt, welche das Messgerät primär bestimmt und/oder überwacht bzw. aligemein misst. D.h. handelt es sich beispielsweise um den Füllstand, so ist während des Funktionstest der Wert für den Füllstand wohidefiniert. in der nächsten Ausgestaltung, welche auch mit dieser Ausgestaltung kombiniert werden kann, wird darauf bezogen, dass die Messungen des Messgerätes ggf. auch durch andere Prozessgrößen beeinflusst werden.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine zusätzliche Prozessgröße, welche sich von der vom Messgerät zu bestimmende und/oder zu überwachende Prozessgröße unterscheidet, während des Testzeitpunkts einen bekannten Wert aufweist, und dass der beim Testzeitpunkt bekannte Wert der zusätzlichen Prozessgröße beim Funktionstest des Messgerätes berücksichtigt wird. Hiermit handelt es sich um eine weitere Prozessgröße, welche unterschiedlich zur vom Messgerät zu messenden Prozessgröße ist. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Prozessanlage zumindest für eine vorgebbare Zeitdauer nach dem Testzeitpunkt in einem bekannten Zustand gehalten wird. Der Prozess bzw. die Prozessgrößen werden somit für die Wiederholprüfung und somit auch für den Funktionstest in einem definierten Zustand gehalten und erlauben damit auch eine Prüfung des Messgerätes in Hinsicht auf Komponenten, welche durch die Prozessgröße bzw. durch Änderungen der Prozessgröße beeinflusst werden.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Messgerät für den Funktionstest in einen Testmodus versetzt wird.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass von dem Messgerät bei einem negativen Ergebnis des Funktionstests ein Alarm erzeugt wird.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das Messgerät bei einem negativen Ergebnis des Funktionstests repariert und/oder ausgetauscht wird.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass von dem Messgerät während des Funktionstests ein Test der Schnittstelle, über welche das Messgerät mit einem Feldbus verbunden ist, durchgeführt wird, insbesondere lassen sich so beispielsweise Tests durchführen, welche während des normalen Messbetriebs nicht möglich sind, weil sie beispielsweise ein Protokoll, über welches das Messgerät mit dem Feidbus kommuniziert, stören. Beispielsweise handelt es sich um das Anfahren von Grenzwerten, d.h. das Ausgeben eines Signals, welches einem Grenzwert der Prozessgröße entspricht. Dies z.B. bei einer Stromschnittstelle. Weitere Tests können Funktionstests sein, ob die dem Messgerät nachfolgenden Schutz- oder Regelfunktionen in Ordnung sind und funktionieren. Weiterhin kann es sich um das Simulieren von Fehlerzuständen handeln, um Mechanismen zu überprüfen, welche die Störsicherheit erhöhen. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass von dem Messgerät während des Funktionstests eine Stromaufnahme vorgenommen wird, deren Wert oberhalb des Stroms liegt, welcher dem Messgerät außerhalb des Testzeitpunkts zur Verfügung steht. Steht dem Messgerät mehr Strom zur Verfügung, so sind Tests möglich, die während des Normalbetriebs nicht durchführbar sind. Zu nennen sind hier NAMUR-Schnittsteilen (< 1 mA und 2.1 mA) oder 8/16 mA- Schnittstellen. Bei sehr rechenintensiven Tests kann z.B. ein Mikrocontroiier mit einer erhöhten Taktfrequenz betrieben werden, in einer weiteren Ausgestattung sind höhere Versorgungsspannungen während des Testzeitpunkts vorgesehen. Weist das Messgerät beispielsweise eine mechanisch schwingfähige Einheit auf, welche über zumindest ein piezoelektrisches Element zu mechanischen Schwingungen angeregt wird, so dient dies, um den Piezoantrieb mit einer höheren Anregungsspannung zu beaufschlagen.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine schematische Darsteilung einer Prozessanlage, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt wird.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Bei der Prozessanlage 1 handelt es sich hier im Wesentlichen um einen Tank, welcher mit einem Medium 2 befüllt ist. Der Füllstand dieses Mediums 2 wird hier durch ein Messgerät 3 überwacht. Die Steuerung des Befüllens bzw. Entleerens des Behälters 1 und die Auswertung der Messsignale des Messgerätes 3 werden dabei durch eine Steuereinheit 4 vorgenommen. Hierfür ist beispielsweise über eine entsprechende Schnittstelle des Messgerätes 2 eine Verbindung über einen Feldbus vorgesehen. Die Steuereinheit 4 ist derartig ausgestaltet, dass sie zu einem Testzeitpunkt an das Messgerät 3 einen passenden Befeh! übergibt, so dass das Messgerät 3 ein wohidefiniertes Ausgangssignai erzeugt. Dieses Ausgangssignal repräsentiert dabei einen wohldefinierten Wert der Prozessgröße, welche das Messgerät 3 bestimmt bzw. überwacht. Alternativ kann es sich bei dem Ausgangssignal auch um ein vorgegebenes Fehlersignal handeln. Bei der Messgröße handelt es sich in diesem Beispiel um den Füllstand des Mediums 2 in dem Behälter und das Messgerät 3 selbst ist eine sog. Schwinggabel. Mittels dieses vom Inhalt her vorbekannten Ausgangssignals lässt sich die dem Messgerät 3 nachgeschaltete Anlageneinheit überwachen bzw. kontrollieren, da die Reaktion der nachgeschalteten Einheiten auf dieses wohldefinierte Signal ausgewertet werden kann. Dies ist möglich, da das zu erwartende Verhalten aufgrund der Vorgabe der Art des Ausgangssignals bekannt ist. Ist das vorgegebene Ausgangssignal beispielsweise, dass der durch die Einbaulage des Messgerätes 3 vorgegebene Füllstand erreicht ist, so wäre zu erwarten, dass die nachgeordneten Bestandteile der informationskette z.B. passend mit dem Abstellen einer Befüllungspumpe reagieren.

Die Überprüfung der nachgeschalteten Einheiten bzw. Anlagekomponenten erfolgt vorzugsweise zu einem solchen Zeitpunkt, dass die Prozessanlage sich selbst wiederum in einem definierten Zustand befindet. Üblicherweise ist auch ein solcher Test damit verbunden, dass die Prozessanlage derartig gesteuert wird, dass zu überwachende Prozesse nicht stattfinden bzw. sich nicht ändern. Dies liegt unter anderem auch darin begründet, dass das wohldefinierte Ausgangssignal nicht übereinstimmt mit einem vorliegenden Wert der Prozessgröße.

Erfindungsgemäß wird zu diesem Testzeitpunkt, welcher zu einer Wiederholprüfung der dem Messgerät 3 nachgeschalteten Einheiten gehört, ein Funktionstest, insbesondere ein Selbsttest des Messgerätes 3 ausgelöst, so dass in diesem Zeitraum nicht nur die nachgeschalteten Einheiten, sondern auch das Messgerät 3 als Verursacher des Ausgangssignals selbst überprüft wird. Erfindungsgemäß wird somit der Zeitraum, in weichem die Prozessaniage quasi stillsteht, dafür genutzt, dass das Messgerät 3 überwacht wird, wobei auch ausgenutzt wird, dass die eigentlich zu überwachende bzw. zu messende Prozessgröße einen wohldefinierten und vorher bekannten Wert aufweist.

Wird während des Funktionstests des Messgerätes 3 festgestellt, dass das Messgerät 3 einen Fehler aufweist, so wird dieser Zeitraum der Überprüfung der im SignaSpfad nachgeschalteten Einheiten optimal auch dafür verwendet, das Messgerät 3 zu reparieren bzw. auszutauschen. Somit lässt sich also erfindungsgemäß dieser Zeitraum des Stillstandes der Prozessaniage bzw. des Prozesses, welcher in der Anlage betrieben wird, bestmöglichst ausnutzen. Überdies ist es ggf. möglich, dass während des Wiederholtests eine höhere Energiemenge a!s im normalen Messbetrieb zu Verfügung steht, so dass insbesondere auch energieintensive Tests des Messgerätes 3 ausgeführt werden können.

Bezugszeichenliste

Prozessanlage

Medium

Messgerät

Steuereinheit