ALBER, Thomas (Sulzauerstr. 15, Stuttgart-Vaihingen, 70563, DE)
ROBL, Stefan (Siemensstr. 43, Gerlingen, 70839, DE)
ALBER, Thomas (Sulzauerstr. 15, Stuttgart-Vaihingen, 70563, DE)
| Patentansprüche 1 . Verfahren zum Betreiben eines Sensors in einem Multisensorsystem, insbesondere in einem als Messgerät ausgebildeten Feldgerät für die Prozessautomatisierungstechnik, wobei die von dem Sensor ausgegebenen Daten von dem mit dem Sensor (13, 14, 15) verbundenen Messgerät (M) ausgewertet werden und das Messgerät (M) den Sensor (13, 14, 15) mit Energie versorgt, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Inbetriebnahme des Sensors (13, 14,15) geprüft wird, ob mit Inbetriebnahme des Sensors (13, 14,15) ein maximaler Verbrauch an elektrischer Energie des Messgerätes (M) überschritten wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass vor der Inbetriebnahme des Sensors (13, 14,15) der Energieverbrauch aller in dem Messgerät (M) betriebenen elektrischen Baugruppen ermittelt wird und der den Energieverbrauch des in Betrieb zu nehmenden Sensors (13, 14,15) umfassende, ermittelte Energieverbrauch mit dem maximalen Energieverbrauch des Messgerätes (M) verglichen wird, wobei bei einer Unterschreitung oder Gleichheit des maximalen Energieverbrauchs der Sensor (13, 14,15) in Betrieb genommen wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14,15) mit dem Messgerät (M) verbunden wird und anschließend von dem Messgerät (M) mit einer vorgegebenen elektrischen Energie versorgt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene elektrischen Energie geringer ist als die für den Regelbetrieb des Sensors (13, 14,15) notwendige Energie. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (M) mit dem Sensor (13, 14,15) kommuniziert und der Sensor (13, 14,15) dem Messgerät (M) seinen für den Betrieb notwendigen Energieverbrauch mitteilt. 6. Verfahren nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14,15) dem Messgerät (M) eine Information über die Art des Sensors weiterleitet, wodurch der Energieverbrauch des Sensors (13, 14,15) gekennzeichnet wird. Verfahren nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14, 15) dem Messgerät (M) seinen Energieverbrauch direkt meldet. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Überschreitung des maximalen Energieverbrauchs des Messgerätes (M) eine Information darüber ausgegeben wird, dass der Sensor (13, 14,15) nicht in Betrieb zu nehmen ist. 9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Information optisch und/oder akustisch ausgegeben wird. 10. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Überschreitung des maximalen Energieverbrauches des Messgerätes (M) zwei oder mehrere Sensoren (14, 15) nacheinander betrieben werden. 1 1 . Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehreren Sensoren (14, 15) alternierend betrieben werden. 12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass nach der Inbetriebnahme des Sensors (13, 14,15) eine Reinigungsphase des Sensors (13, 14,15) erfolgt. 13. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (M) die Reinigungsphase des Sensors (13, 14,15) auslöst. 14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsphase zeitgesteuert ausgelöst wird. 15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14,15) über den Beginn und/oder das Ende der Reinigungsphase informiert wird. 16. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der letzte Messwert, welcher vor Beginn der Reinigungsphase von dem Sensor (13, 14,15) erzeugt wurde, gespeichert wird und nach dem Ende der Reinigungsphase weiter verarbeitet wird. 17. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Reinigungsphase durch das Messgerät (M) ein Alarm oder eine Fehlermeldung ausgelöst wird. 18. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14, 15) und/oder das Messgerät (M) während der Reinigungsphase den letzten Messwert für die Dauer der Reinigungsphase einfrieren. 19. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14, 15) und/oder das Messgerät (M) während der Reinigungsphase einen fixen Messwert oder einen vom Benutzer vorgegebenen Messwert ausgeben. 20. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beginn der Reinigungsphase alle Signalverarbeitungswerte in dem Messgerät (M) gelöscht werden und nach dem Abschluss der Reinigungsphase der Sensor (13, 14,15) Sensorwerte liefert, aus welchen neue Signalverarbeitungswerte generiert werden. 21 . Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass Signalverarbeitungswerte, die vor Beginn der Reinigungsphase verarbeitet wurden, nach dem Abschluss der Reinigungsphase wieder zur Weiterverarbeitung aufgenommen werden. 22. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14,15) entscheidet, wann die Reinigungsphase beginnt. 23. Verfahren nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14,15) das Messgerät (M) über die Aufnahme und/oder den Abschluss der Reinigungsphase informiert. 24. Sensor zum Einsatz in einem Multisensorsystem, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, in welchem Systemeigenschaften des Sensors gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Systemeigenschaft mindestens einen Zustand des Sensors (13, 14,15) betrifft. 25. Sensor nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand den Energiebedarf des Sensors (13, 14,15) umfasst. 26. Sensor nach Anspruch 25 dadurch gekennzeichnet, dass der den Energiebedarf des Sensors (13, 14,15) umfassende Zustand eine Inbetriebnahmefunktion beinhaltet. 27. Sensor nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass die Inbet ebnahmefunktion eine Kommunikation mit dem Messgerät (M) auf einem Energieniveau umfasst, das geringer ist als das Energieniveau, welches der Sensor (13, 14,15) zum Regelbetrieb benötigt. 28. Sensor nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand eine Reinigungsfunktion des Sensors (13, 14,15) umfasst. 29. Sensor nach Anspruch 28 dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsfunktion eine Messfunktion des Sensors (13, 14,15) unterbricht. 30. Sensor nach Anspruch 28 dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsfunktion und die Messfunktion des Sensors (13, 14,15) gleichzeitig ausgeführt werden. 31 . Sensor nach Anspruch 28 dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungsfunktion des Sensors (13, 14,15) die Gültigkeit bzw. Ungültigkeit der Messwerte, die während der Reinigungsphase ausgegeben werden, charakterisiert. 32. Sensor nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (13, 14,15) jedem Messwert einen Statuswert anfügt. |
Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors in einem
Multisensorsystem, insbesondere in einem als Messgerät ausgebildeten Feldgerät für die Prozessautomatisierungstechnik, wobei die von dem Sensor
ausgegebenen Daten von einem mit dem Sensor verbundenen Messgerät ausgewertet werden und das Messgerät den Sensor mit Energie versorgt sowie Sensor zum Einsatz in einem Multisensorsystem, insbesondere für die
Prozessautomatisierungstechnik.
In der Prozessautomatisierungstechnik wird mit vielen verschiedenen Sensoren gearbeitet. So finden Sensoren, welche den Füllstand, die Leitfähigkeit, den Druck, die Temperatur, einen Stellwinkel oder deren pH-Wert messen genauso Anwendung wie optische Sensoren, z.B. Trübungssensoren oder
Absorptionssensoren. Auch ionensensitive Sensoren, welche unter anderen den Nitratgehalt einer Flüssigkeit detektieren, werden eingesetzt. Der Sensor ist dabei jeweils an ein Interface angeschlossen, das mit einem Prozessor verbunden ist, der die Sensorsignale auswertet und weiterverarbeitet. In einem Feldgerät, in welchem der Prozessor und weitere aktive Elektronik angeordnet sind, sind meist mehrere Steckplätze vorhanden, wobei an jeweils einen Steckplatz ein Sensor anschließbar ist. So können auch mehrere Sensoren an ein Feldgerät
angeschlossen und von diesem mit elektrischer Energie versorgt werden.
Das Feldgerät kann aber nur einen begrenzten Verbrauch an elektrischer Energie realisieren, da der Energieverbrauch innerhalb des Feldgerätes zu einer
Verlustleistung der elektrischen Baugruppen und Komponenten führt, die als Wärme abgegeben wird. Da das hermetisch abgedichtete Feldgerät nur eine bestimmte Menge an Verlustwärme an die Umgebung abgeben kann, führt die im Feldgerät verbleibende Wärme zu einer unzulässigen Erhitzung der Baugruppen. Dies kann soweit gehen, dass einzelne Baugruppen durch die Wärme zerstört werden und das Feldgerät seine Funktionsweise einstellt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors in einem Multisensorsystem und einen Sensor dafür anzugeben, bei welchem eine Erzeugung von Verlustwärme in einem Messgerät zuverlässig auf einen bestimmten Wert begrenzt wird und trotzdem mehrere Sensoren mit unterschiedlichem Energiebedarf an das Messgerät angeschlossen werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass vor einer Inbetriebnahme des Sensors geprüft wird, ob mit Inbetriebnahme des Sensors ein maximaler Verbrauch an elektrischer Energie des Messgerätes überschritten wird. Dies hat den Vorteil, dass das Messgerät hinsichtlich der elektrischen Leistung, welches das Messgerät zur Verfügung stellen kann, nicht überlastet wird. Das Messgerät ermittelt selbständig, ob der Sensor sich mit der Energiebilanz des Messgerätes verträgt. Ein Benutzer des Messgerätes kann somit auf eine solche Analyse verzichten. Ist die elektrische Leistung, welches ein zusätzlich an das Messgerät anzuschließender Sensor erfordert, zu hoch, wird dies dem Benutzer durch das Messgerät signalisiert, so dass dieser den Sensor nicht an das Messgerät anschließt. Liegt die Leistung innerhalb des Energieniveaus, stellt das Messgerät die Energie bereit, welche der Sensor benötigt.
Vorteilhafterweise wird vor der Inbetriebnahme des Sensors der Energieverbrauch aller in dem Messgerät betriebenen elektrischen Baugruppen ermittelt und der den Energieverbrauch des Sensors enthaltende, ermittelte Energieverbrauch mit dem maximalen Energieverbrauch des Messgerätes verglichen, wobei bei einer
Unterschreitung oder Gleichheit des maximalen Energieverbrauchs der Sensor in Betrieb genommen wird. Auf diese Weise lässt sich sehr einfach und schnell feststellen, ob der neu anzuschließende Sensor zu einer Überlast des
Messgerätes führt.
In einer Ausgestaltung wird der Sensor mit dem Messgerät verbunden und anschließend von dem Messgerät mit einer vorgegebenen elektrischen Energie versorgt. In einer Weiterbildung ist die vorgegebene elektrische Energie geringer als die für den Regelbetrieb des Sensors notwendige Energie. Dadurch wird zuverlässig verhindert, dass das Messgerät allein in dem Modus des Anschließens des Sensors schon in einen Überlastbetrieb geht, obwohl der Sensor noch nicht betriebsfähig geschaltet ist.
Vorteilhafterweise kommuniziert das Messgerät mit dem Sensor, wobei der Sensor dem Messgerät seinen für den Betrieb notwendigen Energieverbrauch mitteilt. Die für den Betrieb des Sensors benötigte Energie ist im Sensor selbst abgespeichert. Durch die Übermittlung des Energieverbrauches durch den Sensor entfällt eine Messung desselben während des Regelbetriebes des Sensors, so dass der Sensor zum Erhalt dieser Information noch nicht in den Regelbetrieb versetzt werden muss.
In einer Ausgestaltung leitet der Sensor dem Messgerät eine Information über die Art des Sensors weiter, wodurch der Energieverbrauch des Sensors
gekennzeichnet ist. Das Messgerät beinhaltet Informationen über alle Arten von Sensoren, die zum Anschluss an das Messgerät infrage kommen. Somit reicht eine Information über den Typ des Sensors vollständig aus und das Messgerät kann Rückschlüsse über den Energiebedarf des Sensors aus den Informationen ziehen, welche in dem Messgerät gespeichert sind.
Alternativ sendet der Sender dem Messgerät direkt seinen Energieverbrauch.
In einer anderen Ausführungsform wird bei einer Überschreitung des maximalen Energieverbrauchs des Messgerätes eine Information darüber ausgegeben, dass der Sensor nicht in Betrieb zu nehmen ist. Durch diese Information wird eine Interaktion mit dem Benutzer eingeleitet, der auf Grund dieser Mitteilung nicht mehr eigenständig ermitteln muss, ob der Sensor in Betrieb genommen werden kann. Rechenarbeit, die der Benutzer im Vorfeld dieser Erfindung ausführen musste, um zu ermitteln, ob der Energieverbrauch des neuen Sensors noch in die Leistungsbilanz des Messgerätes passt, kann entfallen.
In einer Weiterbildung wird die Information optisch und/oder akustisch
ausgegeben. Dadurch wird eine einfache Führung des Benutzers ermöglicht.
In einer Variante werden bei der Überschreitung des maximalen
Energieverbrauches des Messgerätes zwei oder mehrere Sensoren nacheinander betrieben. Diese Ausführungsform ist immer dann von besonderem Vorteil, wenn mehrere Sensoren zwingend erforderlich sind, um eine Messaufgabe zu erfüllen, obwohl ihr Anschluss an das Messgerät zu einer Überlastung hinsichtlich der Energiebilanz des Messgerätes führt. Da zu einem bestimmten Zeitpunkt aber immer nur einer der Hochenergiesensoren angeschlossen ist, bleibt die
Energiebilanz des Messgerätes ungestört. In einer Ausgestaltung werden die zwei oder mehreren Sensoren alternierend betrieben. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Hochenergiesensoren in einem vorgegebenen Rhythmus für den Messbetrieb zur Verfügung stehen.
Vorteilhafterweise erfolgt nach der Inbetriebnahme des Sensors eine
Reinigungsphase des Sensors. Da die Messungen in trüben Flüssigkeiten, wie es beispielsweise in Kläranlagen der Fall ist, einen Verschmutzungseffekt für den Sensor nach sich ziehen, ist es notwendig, dass der Sensor in bestimmten
Zeitintervallen gereinigt wird, da sonst die Flüssigkeit, welche durch eine Messung untersucht werden soll, nicht mehr auf die Messfläche des Sensors zugreifen kann. Dies ist besonders bei optischen Sensoren von Bedeutung, da die
Messfläche durch einen Belag in ihrer Funktion beeinträchtigt wird.
In einer Ausgestaltung löst das Messgerät die Reinigungsphase des Sensors aus. In dem Messgerät, insbesondere im zentralen Prozessor, sind
Steuerungsprogramme enthalten, welche in bestimmten Abständen die Ausgabe von Druckluft oder einer Reinigungsflüssigkeit aktivieren, um die Messfläche des Sensors zu säubern. So kann das Messgerät eine Reinigungsphase initiieren, wenn die Messwerte, welche der Sensor liefert, einen bestimmten Grenzwert unter- oder überschreiten und daher als nicht realistisch eingeschätzt werden.
Alternativ wird die Reinigungsphase zeitgesteuert ausgelöst. Somit wird
sichergestellt, dass die Messfläche des Sensors in kontinuierlichen Abständen gereinigt wird und die Messwerte des Sensors immer plausibel sind. Wie lange die Reinigung dauert, hängt vom Verschmutzungsgrad des Sensors und von dem Messverfahren ab, welches verwendet wird.
In einer Weiterbildung wird der Sensor über den Beginn und/oder das Ende der Reinigungsphase informiert. Dies ist von Bedeutung, damit der Sensor in diesem Zeitraum seine Messtätigkeit einstellen kann.
Vorteilhafterweise wird der letzte Messwert, welcher vor Beginn der
Reinigungsphase von dem Sensor erzeugt wurde, gespeichert und nach dem Ende der Reinigungsphase weiter verarbeitet. Eine solche Vorgehensweise ist immer dann von Vorteil, wenn die Messzyklen des Sensors relativ kurz ist, so dass davon auszugehen ist, dass der Messwert nach Abschluss des
Reinigungsvorganges immer noch repräsentativ ist, da sich das Messmedium zwischenzeitlich nur unwesentlich verändert hat.
In einer Ausgestaltung wird zu Beginn der Reinigungsphase durch das Messgerät ein Alarm oder eine Fehlermeldung ausgelöst. Dadurch wird darauf aufmerksam gemacht, dass die zu diesem Zeitpunkt abgegebenen Messwerte fehlerbehaftet sind. In einer anderen Variante wird der letzte Messwert vom Sensor und/oder dem Messgerät für die Dauer der Reinigungsphase eingefroren. Alternativ geben der Sensor und/oder das Messgerät während der Reinigungsphase einen fixen
Messwert oder einen vom Benutzer vorgegebenen Messwert aus.
In einer Weiterbildung werden nach dem Beginn der Reinigungsphase alle
Signalverarbeitungswerte in dem Messgerät gelöscht und nach dem Abschluss der Reinigungsphase liefert der Sensor Messwerte, aus welchen neue
Signalverarbeitungswerte generiert werden. Damit wird sichergestellt, dass auch das Messgerät in seiner Signalverarbeitung auf die Reinigungsphase des Sensors eingestellt wird.
Vorteilhafterweise werden Signalverarbeitungswerte, die vor Beginn der
Reinigungsphase verarbeitet wurden, nach dem Abschluss der Reinigungsphase wieder zur Weiterverarbeitung aufgenommen.
Alternativ werden die Signalverarbeitungswerte nach Beendigung der
Reinigungsphase verworfen und die Signalverarbeitung beginnt komplett von vorn. In einer Ausgestaltung entscheidet der Sensor, wann die Reinigungsphase beginnt. Bei solchen Sensoren handelt es sich um intelligente Sensoren, welche die von ihnen bereitgestellten Messwerte auf Plausibilität untersuchen. Ist eine solche Plausibilität nicht gegeben, wird davon ausgegangen, dass der Sensor verschmutzt ist und zu diesem Zweck eine Reinigungsphase eingeleitet.
Vorteilhafterweise informiert der Sensor das Messgerät über die Aufnahme und/oder den Abschluss der Reinigungsphase. Dieser Schritt ist notwendig, damit das Messgerät die Verarbeitung der Messsignale auf den Reinigungsvorgang einstellt. Je nach verwendeter Mess- und Auswertemethode werden die
Signalverarbeitungswerte entweder abgespeichert und nach Beendigung der Reinigungsphase weiterverarbeitet oder sie werden verworfen und mit
Wiederaufnahme des Messbetriebes neu generiert.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft einen Sensor zum Einsatz in einem Multisensorsystem, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, in welchem Systemeigenschaften im Sensor gespeichert sind. Um Sensoren mit unterschiedlicher elektrischer Leistung an ein Multisensorsystem anzuschließen, betrifft die Systemeigenschaft mindestens einen Zustand des Sensors. Der Sensor muss diesen Zustand kennen, um mit dem Messgerät kommunizieren zu können. Dabei können die Sensoren mit den unterschiedlichsten Protokollen und
Übertragungsraten arbeiten.
Vorteilhafterweise umfasst der Zustand den Energiebedarf des Sensors. Der Sensor kann somit einem Multisensorsystem jederzeit seinen Energiebedarf mitteilen, ohne dass ein Benutzer diesen Energiebedarf ausmessen muss. Damit ist sichergestellt, dass immer die richtige Energieversorgung des Sensors gewährleistet wird. In einer Ausgestaltung beinhaltet der den Energiebedarf des Sensors
umfassende Zustand eine Inbetriebnahmefunktion. Zur Ausübung dieser
Inbetriebnahmefunktion ist ein gegenüber dem Regelbetrieb abgesenkter
Energiebedarf notwendig. Durch die Abspeicherung einer solchen Information in dem Sensor wird gewährleistet, dass der Sensor auf einen solchen abgesenkten Energiewert reagiert.
In einer Weiterbildung umfasst die Inbetriebnahmefunktion eine Kommunikation mit dem Messgerät auf einem Energieniveau, das geringer ist als das
Energieniveau, welches der Sensor zum Regelbetrieb benötigt. Die
Inbetriebnahmefunktion stellt somit einen Verfahrensschritt vor dem eigentlichen Regelbetrieb des Sensors dar, in welchem an den Sensor andere Anforderungen gestellt werden als im Regelbetrieb.
Vorteilhafterweise umfasst der Zustand eine Reinigungsfunktion des Sensors. Bei der Aktivierung der Reinigungsfunktion muss der Sensor seine Messabläufe darauf einstellen.
In einer Ausführungsform unterbricht die Reinigungsfunktion eine Messfunktion des Sensors, so dass während der Reinigung keine Messwerte geliefert werden.
In einer anderen Ausführungsform werden die Reinigungsfunktion und die
Messfunktion des Sensors gleichzeitig ausgeführt. Dabei kann anhand der Messwerte entschieden werden, ob die Reinigung abgeschlossen werden kann oder noch weiter ausgeführt werden muss. Somit wird die Zeitdauer der Reinigung durch die Auswertung dieser Messwerte gesteuert.
In einer Weiterbildung charakterisiert die Reinigungsfunktion des Sensors die Gültigkeit bzw. Ungültigkeit der Messwerte, die während der Reinigungsphase ausgegeben werden. Vorteilhafterweise fügt der Sensor jedem Messwert einen Statuswert an, je nachdem ob der Messwert gültig oder ungültig ist.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 : Prinzipaufbau eines Messumformers als Feldgerät in der
Prozessautomatisierungstechnik
In der Figur 1 ist ein Messumformer M dargestellt, welcher einen Basisblock 1 umfasst und der als Platine ausgebildet ist, auf der alle aktiven Bauelemente, wie beispielsweise ein Prozessor 2, ein I/O-Controller 3, ein Flash-Speicher 4 und ein Arbeitsspeicher 5 angeordnet sind. Dieser Basisblock 1 umfasst weiterhin drei Steckplätze 6, 7, 8, wobei an dem Steckplatz 6 ein Netzsteil 9 zur
Stromversorgung des Messumformers M befestigt ist. Das Netzteil 9 stellt dabei eine Spannung von 24 V zur Verfügung. Der Steckplatz 7 kontaktiert ein
Basismodul 10, auf welchem Anschlüsse für zwei Sensoren vorgesehen sind, die über ein Kabel mit dem Basismodul 10 verbunden sind. Weiterhin führt das Basismodul 10 an ein Display 1 1 , welches als Anzeige- und Bedienmodul ausgeführt ist und lediglich Bilddaten darstellen und Eingaben auswerten kann. Der dritte Steckplatz 8 auf dem Basisblock 1 steht zur freien Verfügung und kann mit einer beliebigen Erweiterungsschaltung belegt werden.
Das Basismodul 10 und das Netzteil 9 sind auf jeweils einer Platine angeordnet, die als Steckkarten ausgeführt sind und senkrecht in die auf dem Basisblock 1 vorgesehenen Kontaktierschienen eingefügt werden. Andererseits sind die Steckkarten des Netzteiles 9 und des Basismoduls 10 mit einer Kontaktplatte 12 verbunden, in welcher Anschlüsse für die externen Sensoren 13, 14 vorgesehen sind. Jeder Sensor 13, 14 benötigt zwei Anschlüsse für eine Datenübertragung und zwei Anschlüsse für die Energieversorgung. Der Sensor 13 ist über die von ihm besetzten vier Anschlüsse mit dem Basismodul 10 verbunden, welches für die Betriebsweise des Sensors 13 eine Leistung von einigen mW bereitstellt. Bei dem Sensor 13 handelt es sich um einen Sensor mit einem niedrigen Energiebedarf.
Bei dem Sensor 14 dagegen handelt es sich um einen Hochenergiesensor, der für seinen Betrieb eine elektrische Leistung von beispielsweise 5 W benötigt. Aus diesem Grund ist der Sensor 14 mit zwei Energieanschlüssen verbunden, die direkt auf das Netzteil 9 des Messumformers M führen, während die beiden, zur Datenkommunikation benötigten Anschlüssen an das Basismodul 10
angeschlossen sind. Ist es für die vorliegende Messaufgabe des Messumformers M notwendig, einen weiteren Hochenergiesensor 15 anzuschließen, zu wird dieser über eine weitere Steckkarte 16 an den Steckplatz 8 angeschlossen. Auch die Steckkarte 16 ist mit der Kontaktplatte 12 kontaktiert, so dass der Hochenergiesensor 15 mit zwei Anschlüssen zur Datenübertragung mit der Steckkarte 16 verbunden wird und mit zwei weiteren Anschlüssen an die das Netzteil 9 tragende Steckkarte führt. Der Basisblock 1 kann um eine Erweiterungsblock erweitert werden, an welcher weitere, nicht dargestellte Steckkarten für Sensoren, Aktoren oder andere
Schaltungen angeschlossen werden können. Bei den angeführten Sensoren 13, 14, 15 handelt es sich um digitale Sensoren, welche mit einer speziellen Intelligenz versehen sind. Jeder Sensor 13, 14, 15 verfügt neben seiner normalen Messfunktion über eine Inbetriebnahmefunktion und eine Reinigungsfunktion. Die Inbetriebnahmefunktion ermöglicht dem
Hochenergiesensor 14 oder 15 beim Anliegen einer elektrischen Leistung von beispielsweise 100 mW eine Kommunikation auszuführen. Ein Messbetrieb ist bei dieser Leistung nicht möglich. Dies kann erst erfolgen, wenn beispielsweise bei den Hochenergiesensoren 14, 15 eine Leistung von 5 W oder 7 W anliegt.
Eine Reinigungsfunktion des Sensors 13, 14 oder 15 sorgt für ein Abschalten des Messvorganges des Sensors, wenn der Sensor ein Signal erhält, dass eine Reinigungsphase gestartet wird.
Bei einer Installation des neuen Hochenergiesensors 15 wird wie folgt
vorgegangen. Der Hochenergiesensor 15 wird in der beschriebenen Weise mit zwei Leitungen an das Netzteil 9 und mit zwei Leitungen mit der Steckkarte 16 geführt. Bei der Betriebsaufnahme des Hochenergiesensors 15 wird an ihn eine maximale Leistung vom 100 mW ausgegeben, so dass lediglich eine
Kommunikation des Hochenergiesensors 15 mit dem Prozessor 2 möglich ist. Der Hochenergiesensor 15 wird nun von dem Prozessor 2 abgefragt, welchen Strom, d.h. welche Leistung er für seinen Regelbetrieb benötigt. Diese Information erhält der Prozessor 2 mit der Information über den Sensortyp. Der Prozessor 2 ermittelt anhand der Information über den Strom die elektrische Leistung des Sensors 15. Unter Abschätzung aller in dem Messumformer angeordneten Erweiterungskarten bestimmt der Prozessor 2 anschließend, welche Wärme von diesen elektronischen Schaltungen unter Berücksichtung des neu zuzuschaltenden Hochenergiesensors 15 in dem in einem Gehäuse eingeschlossenen
Messumformer M erzeugt wird. Der Höchstwert der Wärme ist auf 7 W begrenzt, da durch das Gehäuse kein höherer Wärmeaustausch möglich ist. Ein höherer Wert der durch die elektronischen bzw. elektrischen Schaltungen innerhalb des Gehäuses aufgebrachten Verlustwärme würde zu einer Überhitzung der
Schaltungen führen und den Betrieb des Messumformers M beeinträchtigen. Stellt der Prozessor 2 fest, dass der Höchstwert von 7 W der erlaubten Verlustwärme durch Anschluss des neuen Hochenergiesensors 15 überschritten wird, wird ein Signal über das Display 1 1 an den Benutzer des Messumformers M ausgegeben, dass der Sensor 15 nicht in Betrieb gesetzt werden kann. Durch eine solche Benutzerinteraktion wird dem Benutzer mitgeteilt, ob der Hochenergiesensor 15 betrieben werden kann. Gleichzeitig erhält der Benutzer aber auch eine
Information darüber, wie viel verwertbare Leistung noch zur Verfügung steht, so dass der Benutzer einen Sensor mit einer geeigneten Leistung aussuchen und anschließen kann.
Besteht aber die zwingende Notwendigkeit den Hochenergiesensor 15 trotz eines Überschreitens der Höchstgrenze an Wärmeenergie anschließen zu müssen, so wird dieser neue Sensor 15 abwechselnd mit dem Sensor 14 betrieben, welcher schon angeschlossen ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Höchstgrenze an erzeugter Wärmeenergie nicht überschritten wird.
Hat der Sensor 13, 14 oder 15 seinen Regelbetrieb aufgenommen, kommt es durch Verschmutzungen des Sensors häufig dazu, dass das auszuwertende Medium, wie beispielsweise eine Flüssigkeit, nicht an die aktive Fläche des Sensors gelangt, welcher somit auch keine plausiblen Sensorwerte ausgeben kann. Aus diesem Grund wird der Sensor 13, 14 oder 15 entweder in
vorgegebenen Abständen oder durch eine Entscheidung des Sensors selbst einer Reinigungsphase unterworfen. In einer solchen Reinigungsphase wird der Sensor 13, 14 oder 15 entweder mittels Druckluft oder einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt.
Um zu verhindern, dass der Sensor 13, 14 oder 15 während der Reinigungsphase falsche Messwerte ausgibt, was beispielsweise während einer
Mittelwertbestimmung der Messwerte während der Reinigungsphase leicht passieren kann, bestehen zwei Möglichkeiten, wie mit den Messwerten während der Reinigung verfahren wird. Die erste Möglichkeit besteht darin, den letzten Messwert, welcher vor Beginn der Reinigungsphase gemessen wurde, abzuspeichern und diesen nach der
Beendigung der Reinigungsphase zusammen mit den nun neu gemessenen Messwerten weiter zu verarbeiten. Zu diesem Zweck muss dem Sensor 13, 14 oder 15 der Beginn und das Ende des Reinigungsvorganges gemeldet werden, damit die Speicherung des Sensorwertes genauso wie die Wiederfreigabe des Sensorwertes zu einem geeigneten Zeitpunkt durch den Sensor 13, 14 oder 15 selbst erfolgen kann. Diese Information erhält der Sensor 13, 14 oder 15 von dem Prozessor 2.
Die zweite Möglichkeit erlaubt die Ausgabe einer Fehlermeldung, die mit einem Alarm einhergeht, um darauf aufmerksam zu machen, dass die Messwerte nicht realistisch sind. Bei einer dritten Möglichkeit friert der Sensor 13, 14, 15 und/oder der Prozessor 2 während der Reinigungsphase den letzten Messwert für die Dauer der
Reinigungsphase ein.
Eine vierte Möglichkeit besteht darin, dass während der Reinigungsphase von dem Sensor 13, 14, 15 oder dem Prozessor 2 ein fixer Messwert oder ein von dem Benutzer vorgegebener Messwert ausgegeben wird.
Auch der Prozessor 2 des Messumformers selbst muss darauf eingestellt werden, ob der Sensor 13, 14 oder 15 nach der Reinigungsphase neue Messwerte ermittelt oder die alten Messwerte wieder aufnimmt. In Abhängigkeit davon, wie lange die Reinigung dauert bzw. welches Messverfahren Anwendung findet, wird entschieden was mit den Signalverarbeitungswerten des Prozessors 2 erfolgt. Diese können vollständig gelöscht werden oder bei kurzen Reinigungsphasen weiter verarbeitet werden.
Handelt es sich bei dem Sensor 13, 14 oder 15 um einen intelligenten Sensor, welcher selbst entscheidet, ob eine Reinigung vorgenommen wird, wird der Prozessor 2 bei Start und Ende der Reinigungsphase vom Sensor 13, 14 oder 15 ein Signal übermittelt, welches dem Prozessor 2 über die Reinigungsphase informiert, wodurch der Prozessor 2 über den weiteren Umgang mit den
Signalverarbeitungswerten entscheidet.
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