DE10147946A1 - Electronic unit has range of sensors for environmental parameters - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Automatisierungsgerät, wie z. B. eine sogenannte speicherprogrammierbare Steuerung oder eine Komponente eines solchen Automatisierungsgerätes. Eine Komponente eine Automatisierungsgerätes wird auch als Baugruppe oder Modul eines Automatisierungsgerätes bezeichnet. Als Oberbegriff wird für das Automatisierungsgerät selbst aber auch für dessen Komponenten, Baugruppen oder Module im folgenden die Bezeichnung "elektrisches Gerät" verwendet. The invention relates to an automation device, such as. B. a so-called programmable logic controller or a Component of such an automation device. A An automation device component is also called an assembly or module of an automation device. As The generic term is for the automation device itself also for its components, assemblies or modules in following the term "electrical device" used.
Derartige elektrische Geräte sind allgemein bekannt. Such electrical devices are generally known.
Automatisierungsgeräte und ihre Komponenten werden von den Anwendern in zunehmendem Maße dezentral - in unmittelbarer Nähe zur "rauhen Prozessumgebung" - aufgebaut. Je näher Automatisierungsgeräte oder deren Komponenten am Prozess positioniert sind, desto höher sind sie mechanischen, physikalischen oder chemischen Beanspruchungen, im folgenden als Umgebungseinflüsse zusammengefasst, ausgesetzt. Entsprechend wachsen die an die jeweiligen Geräte gestellten Anforderungen. Automation devices and their components are manufactured by Increasingly decentralized users - in immediate Proximity to the "rough process environment" - established. The nearer Automation devices or their components in the process positioned, the higher they are mechanical, physical or chemical stresses, hereinafter referred to as Environmental influences summarized, exposed. Grow accordingly the requirements placed on the respective devices.
Die Geräte werden entsprechend definierter Grenzwerte vom Hersteller qualifiziert. In den zugehörigen technischen Unterlagen werden diese zugelassenen Grenzwerte für den Anwender angegeben. In der Praxis werden die zugelassenen Werte dieser Umgebungseinflüsse häufig überschritten, so dass die Geräte frühzeitig auszufallen drohen. Bei einem derartigen Ausfall eines Gerätes wird die Steuerung und/oder Überwachung des automatisierten technischen Prozesses unterbrochen. The devices are set according to defined limit values by Manufacturer qualified. In the associated technical These approved limit values for the User specified. In practice, the approved values of these environmental influences often exceeded, so that Devices threaten to fail early. With such a Failure of a device will result in control and / or monitoring interrupted the automated technical process.
Um dies zu vermeiden, ist es bereits bekannt, von Umgebungseinflüssen beeinträchtigte Geräte dauerhaft mit Zusatzmaßnahmen, wie geschlossene Verteilerkästen, erhöhte Schutzart, wie z. B. IP65, etc. Zwangskühlung, Lackschutz, Schwingungsdämpfung oder Ähnlichem zu versehen. Nachteilig bei diesen bekannten Zusatzmaßnahmen ist jedoch, daß sie zu erhöhten Kosten der jeweiligen Geräte führen. Zudem fallen im Betrieb häufig immer wieder die gleichen Geräte aus, was zu Reparatur- und Prozessstillstandskosten führt. To avoid this, it is already known from Devices permanently affect environmental influences Additional measures, such as closed distribution boxes, increased protection, such as z. B. IP65, etc. forced cooling, paint protection, To provide vibration damping or the like. A disadvantage of these known additional measures, however, is that they increase too Costs of the respective devices. Also fall in operation often the same equipment from what to Repair and process downtime costs leads.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Gerät anzugeben, daß eine präventive Reaktion sowohl auf veränderte Umgebungseinflüsse wie auch auf eine möglich zukünftige Ausfallsituation ermöglicht und unterstützt. The invention is therefore based on the object electrical device indicate that a preventive response both to changed environmental influences as well as to one possible future failure situation enabled and supported.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Gerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. This object is achieved by a Electrical device with the features of claim 1.
Das erfindungsgemäße elektrische Gerät weist einen Prozessor sowie mindestens einem Sensor auf, wobei der Sensor ein durch den Prozessor verarbeitbares Ausgangssignal liefert, das proportional zu einem auf das Gerät einwirkenden Umgebungseinfluss, z. B. einem Umgebungseinfluss der oben genannten Art, ist. The electrical device according to the invention has a processor and at least one sensor, the sensor being a through provides the processor with a processable output signal that proportional to one acting on the device Environmental influence, e.g. B. an environmental influence of the type mentioned above, is.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, in das elektrische Gerät - insbesondere eine Baugruppe, ein Modul oder eine Komponente eines Automatisierungsgerätes, wie z. B. eine sogenannte speicherprogrammierbare Steuerung - einen Sensor zur Erfassung mindestens eines Umgebungseinflusses zu integrieren. Mit Hilfe eines in den meisten Geräten ohnehin vorhanden Mikroprozessors oder einer entsprechenden Verarbeitungsfunktionalität kann das Ausgangssignal eines solchen Sensors und damit das Gerät selbst überwacht werden. Neben den bereits oben genannten Umgebungseinflüssen seien hier weiter exemplarisch genannt: Die Erfassung von Schwefelwasserstoff H2S oder Schwefeldioxid SO2, zur Erkennung stark aggressiver chemischer Einflüsse, oder die Überwachung von Geräuschen, z. B. bei Übertragern, die kurz vor dem Ausfall des Schwingen im hörbaren Frequenzbereich beginnen. Anhand des vom Sensor gelieferten Wertes erhält der Betreiber des jeweiligen Gerätes frühzeitig entweder eine Warnung wenn sich Umgebungsbedingungen negativ ändern oder einen Hinweis auf einen ggf. bevorstehenden oder zu erwartenden Ausfall des Gerätes, weil dieses durch die Umgebungsbedingungen beschädigt ist oder in absehbarer Zeit beschädigt zu werden droht. Der Betreiber kann entweder die ungünstigen Umgebungsbedingungen abstellen oder gemäß vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwerten des jeweiligen Gerätes, wie z. B. Temperaturgrenzen, häufige Temperaturüberlastung, häufige erhöhte oder permanente Schwingungsbelastung, häufige erhöhte oder permanente Schadstoffbelastung, etc. das betroffene Gerät präventiv austauschen. According to the invention it is provided in the electrical device - in particular an assembly, a module or a component of an automation device, such as. B. a so-called programmable logic controller - to integrate a sensor for detecting at least one environmental influence. With the help of a microprocessor which is present in most devices or a corresponding processing functionality, the output signal of such a sensor and thus the device itself can be monitored. In addition to the environmental influences already mentioned above, the following may also be mentioned as examples: The detection of hydrogen sulfide H 2 S or sulfur dioxide SO 2 , for the detection of highly aggressive chemical influences, or the monitoring of noises, e.g. B. for transmitters that begin shortly before the failure of the swing in the audible frequency range. On the basis of the value supplied by the sensor, the operator of the respective device either receives an early warning if the ambient conditions change negatively or an indication of an impending or expected failure of the device, because this is damaged by the ambient conditions or will be damaged in the foreseeable future threatening. The operator can either switch off the unfavorable environmental conditions or according to predetermined or predeterminable threshold values of the respective device, such as. B. Temperature limits, frequent temperature overload, frequent increased or permanent exposure to vibrations, frequent increased or permanent exposure to pollutants, etc. preventively replace the affected device.
Durch die Überwachung der physikalischen und/oder chemischen Einflüsse, die auf das jeweilige Gerät einwirken, kann ein plötzlicher, überraschender Ausfall des Gerätes verhindert werden. Dies hilft eine abrupte Unterbrechung der Steuerung des technischen Prozesses und die damit einhergehenden Folgekosten (Prozessstillstand, Reparatur, Ersatzteile) zu vermeiden. By monitoring the physical and / or chemical Influences that affect the respective device can be sudden, surprising failure of the device prevented become. This helps to abruptly interrupt the control of the technical process and the associated Follow-up costs (process downtime, repair, spare parts) avoid.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of subclaims.
Vorteilhaft wird das elektrische Gerät durch ein Gehäuse mit einer darin angeordneten Leiterplatte gebildet, wobei auf der Leiterplatte sowohl der Prozessor als auch der mindestens eine Sensor angeordnet ist, denn dann befindet sich der Sensor in unmittelbarer Nähe zu der Schaltung, welche die Funktionalität des Gerätes bestimmt. The electrical device is advantageously provided with a housing a printed circuit board arranged therein, wherein on the PCB both the processor and the least a sensor is arranged, because then the Sensor in close proximity to the circuit that the Functionality of the device determines.
Zur Erfassung der jeweiligen Umgebungseinflüsse wie z. B. Temperatur, Schadstoffkonzentration der Schwingungen ist der Sensor entsprechend als Temperatursensor, Schadstoffsensor oder Schwingungssensor ausgebildet. To record the respective environmental influences such. B. Temperature, pollutant concentration of the vibrations is the Sensor accordingly as a temperature sensor, pollutant sensor or vibration sensor.
Vorteilhaft kann der eingebaute Mikroprozessor oder eine dazu funktionsäquivalente Verarbeitungseinheit (ASIC, FPGA, etc.) dazu verwendet werden, die Steuerung und/oder Überwachung des technischen Prozesses im Schadensfall sicherzustellen, indem das jeweilige Gerät auch bei nur gelegentlich zu hohen Beeinträchtigungen in einen Wartungszustand versetzt wird, während dessen z. B. sämtliche Ausgänge des Gerätes in einen vorgegebenen oder vorgebbaren Zustand versetzt sind. The built-in microprocessor or one can be advantageous functionally equivalent processing unit (ASIC, FPGA, etc.) are used to control and / or monitor the ensure technical process in the event of damage by the respective device even if it is only occasionally too high Impairments is put into a maintenance state while whose z. B. all outputs of the device in one predefined or predefinable state are offset.
Weiter vorteilhaft kann der Betreiber des Gerätes durch entsprechende Parametrierung zwischen "harten" Umgebungsbedingungen und einem kurzen Lebensdauerzyklus einerseits und weniger kritischen Umgebungsbedingungen mit entsprechend längerem Lebensdauerzyklus andererseits wählen. Beim ersten Szenario wird ein häufiger Austausch des Gerätes, das den jeweiligen Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, erforderlich sein. Allerdings kann das Gerät auch in unmittelbarer Nähe zu kritischen technischen Prozessen eingesetzt werden und der Betreiber wird rechtzeitig vor einem möglichen Ausfall gewarnt. Im zweiten Szenario wird ein Austausch des Gerätes weniger häufig erforderlich sein. Der Betreiber ist somit in die Lage versetzt, mittels geeigneter Parametrierung das von ihm eingesetzte Gerät so zu konfigurieren, wie dies dem jeweiligen Einsatzfall am besten entspricht. The operator of the device can also be advantageous appropriate parameterization between "hard" Environmental conditions and a short life cycle on the one hand and with less critical environmental conditions accordingly select longer life cycle on the other hand. At the first The scenario is a frequent replacement of the device that the exposed to the respective environmental conditions. However, the device can also be in close proximity critical technical processes are used and the The operator is warned in good time of a possible failure. In the second scenario, replacing the device becomes less often required. The operator is thus in a position offset by means of suitable parameterization to configure the device used in a way that suits the respective device Best suits the application.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. An exemplary embodiment of the invention is described below the drawing explained in more detail.
Darin zeigt die einzige Figur In it shows the only figure
ein elektrisches Gerät in perspektivischer Ansicht in Explosionsdarstellung. an electrical device in a perspective view in Exploded view.
Die Figur zeigt ein elektrisches Gerät 1, das durch ein Gehäuse 2 und eine in betriebsfertigem Zustand darin angeordnete Leiterplatte 3 gebildet ist. Auf der Leiterplatte 3 ist ein Prozessor 4 sowie unmittelbar oder mittelbar ein erster, zweiter und dritter Sensor 5, 6, 7 angeordnet. Auf der Leiterplatte 3 ist neben dem Prozessor 4 und den Sensoren 5, 6, 7 nicht dargestellte Elektronik vorgesehen, welche die Funktionalität des Gerätes 1 bestimmt. The figure shows an electrical device 1 , which is formed by a housing 2 and a circuit board 3 arranged therein in a ready-to-use state. A processor 4 and a first, second and third sensor 5 , 6 , 7 are arranged on the printed circuit board 3 , either directly or indirectly. On the circuit board 3 , in addition to the processor 4 and the sensors 5 , 6 , 7 , electronics (not shown) are provided, which determine the functionality of the device 1 .
Der erste Sensor 5 ist ein Sensor 5 zur Ermittlung einer Schadstoffkonzentration, der das Gerät 1 ausgesetzt ist. Der erste Sensor 5 dient damit im wesentlichen zur Ermittlung von chemischen Umgebungseinflüssen. The first sensor 5 is a sensor 5 for determining a pollutant concentration to which the device 1 is exposed. The first sensor 5 thus essentially serves to determine chemical environmental influences.
Der zweite Sensor 6 ist ein Sensor 6 zur Ermittlung der Temperatur, der das Gerät 1 ausgesetzt ist. Der dritte Sensor 7 ist ein Sensor 7, der zur Ermittlung von mechanischen Belastungen, wie z. B. der Schwingungsbelastung, denen das Gerät 1 ausgesetzt ist, dient. Der zweite und der dritte Sensor 6, 7 sind damit Sensoren 6, 7 zur Ermittlung physikalischer Umgebungseinflüsse. The second sensor 6 is a sensor 6 for determining the temperature to which the device 1 is exposed. The third sensor 7 is a sensor 7 , which is used to determine mechanical loads, such as. B. the vibration load to which the device 1 is exposed. The second and third sensors 6 , 7 are thus sensors 6 , 7 for determining physical environmental influences.
Die Sensoren 5, 6, 7 erzeugen in an sich bekannter Weise jeweils ein Ausgangssignal, das durch den Prozessor 4 verarbeitet wird. Entsprechend gespeicherter Schwellwerte, auf die der Prozessor 4 Zugriff hat, wird, sofern das Ausgangssignals für einen bestimmten Umgebungseinfluss den entsprechenden Schwellwert überschreitet, eine Reaktion ausgelöst. The sensors 5 , 6 , 7 each generate an output signal in a manner known per se, which is processed by the processor 4 . In accordance with stored threshold values to which processor 4 has access, a reaction is triggered if the output signal for a certain environmental influence exceeds the corresponding threshold value.
Diese Reaktion kann in der Ansteuerung eines nicht dargestellten optischen oder akustischen Signalelements, z. B. einer Leuchtdiode oder eines Tongenerators, des Gerätes 1 selbst bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Reaktion in der Ansteuerung eines vom Gerät 1 entfernten Signalmittels bestehen, das auch außerhalb der belasteten Umgebung ständig vom Bedienpersonal wahrgenommen wird, bestehen. Ein solches entferntes Signalmittel ist durch das Gerät 1 - bzw. den Prozessor 4 - jederzeit in an sich bekannter Weise über einen geräteinternen Bus (nicht dargestellt) über den es selbst mit anderen gleichen oder ähnlichen Geräten 1 kommunikativ verbunden ist, ansteuerbar. This reaction can in the control of an optical or acoustic signal element, not shown, for. B. a light emitting diode or a tone generator, the device 1 itself exist. As an alternative or in addition, the reaction can consist in the activation of a signaling means that is remote from the device 1 and that is constantly perceived by the operating personnel even outside the stressed environment. Such remote signaling means can be controlled by the device 1 - or the processor 4 - at any time in a manner known per se via a device-internal bus (not shown) via which it itself is communicatively connected to other identical or similar devices 1 .
Damit läßt sich die Erfindung kurz wie folgt darstellen:
Mit Hilfe von Sensoren 5, 6, 7 in unmittelbarer Umgebung der
Elektronik eines elektrischen Gerätes 1 überwacht dessen
Prozessor 4 selbst die Beanspruchung der Bauelemente des Gerätes
1 durch physikalische oder chemische Umgebungseinflüsse.
The invention can thus be briefly represented as follows:
With the help of sensors 5 , 6 , 7 in the immediate vicinity of the electronics of an electrical device 1 , its processor 4 itself monitors the stress on the components of the device 1 due to physical or chemical environmental influences.
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| Country | Link |
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Cited By (3)
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2001
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |