WO2019011695A1

WO2019011695A1 - ANORDNUNG UND VERFAHREN ZUR BERÜHRUNGSLOSEN ÜBERTRAGUNG VON DISKRETEN WERTEN EINER ZUSTANDSGRÖßE

Info

Publication number: WO2019011695A1
Application number: PCT/EP2018/067813
Authority: WO
Inventors: Ortwin Keil; Christian KLETTNER; Ulrich SALOGA
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2017-07-10
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2020-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur berührungslosen Übertragung von diskreten Werten einer Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung, wobei die Anordnung mindestens zwei Datenträger aufweist,auf denen Informationen über die Zustandsgröße in einer Form gespeichert sind, dass die Informationen von einem externen Lesegerät informationstechnisch für eine Auswertung erfassbar sind, wobei auf jedem Datenträger ein eindeutiger Wert der Zustandsgröße gespeichert ist, und die Anordnung weiterhin ein Abdeckelement umfasst, das derart gestaltet ist, dass in Abhängigkeit der Zustandsgröße für jeden Wert der Zustandsgröße nur ein Datenträger oder eine vorgegebene Kombination von Datenträgern durch das Lesegerät erfassbar ist.

Description

Anordnung und Verfahren zur berührungslosen Übertragung von diskreten Werten einer Zu- standsgröße

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur berührungslosen Übertragung von diskreten Werten einer Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung, wobei die Anordnung mindestens zwei Datenträger aufweist, auf denen Informationen über die Zustandsgröße in einer Form gespeichert sind, dass die Informationen von einem externen Lesegerät informationstechnisch für eine Auswertung erfassbar sind.

Die Erfassung von Zustandsgrößen wie Druck, Temperatur, Durchflussrate, Dichte, Konzentrationen und dergleichen bildet die Basis für die Überwachung und Automatisierung in der Prozesstechnik, beispielsweise in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie, der Öl- und Gasindustrie, Kraftwerkstechnik oder auch Haustechnik. Der Trend hin zu einer möglichst vollständigen Automatisierung führt dazu, dass bei Neuanlagen bereits eine weitgehende informationstechnische Erfassung der relevanten Zustandsgrößen vorgesehen ist.

Allerdings ist bei einigen prozesstechnischen Vorrichtungen eine informationstechnische Erfas- sung bestimmter Zustandsgrößen nicht ohne Weiteres möglich. Ein Beispiel hierfür sind Armaturen oder andere Feldgeräte, die von Hand betätigt werden. Derartige Vorrichtungen finden sich vielerorts noch in Altanlagen, werden aber auch in Neuanlagen geplant, wenn sich der Aufwand einer informationstechnischen Anbindung nicht lohnt, z.B. weil diese Vorrichtungen nur in großen Zeitabständen betätigt werden, beispielsweise zum Absperren von Anlagenteilen bei routinemäßigen Wartungsarbeiten.

Stellt sich im Nachhinein heraus, dass eine Information über bestimmte Zustandsgrößen doch erforderlich ist, sind Lösungen zur Nachrüstung und nachträglichen Einbindung in die informationstechnische Infrastruktur gefragt. Für Absperrarmaturen, insbesondere Kugelhähne, wurden im Stand der Technik Lösungen vorgeschlagen, um die Stellung des Absperrkörpers, insbesondere des Kugelhahns, in dem Gehäuse ermitteln zu können und damit eine Aussage über die Offenstellung oder Geschlossenstellung treffen zu können.

In dem Dokument WO 2015/128058 A1 wird für einen Kugelhahn vorgeschlagen, Sensoren im Kugelhahngehäuse anzubringen, die in der Lage sind, an der Kugel vorgenommene Lageinformationen auszulesen. In einem Beispiel handelt es sich dabei um Näherungssensoren, die in Sackbohrungen im Gehäuse angebracht sind und Vertiefungen in der Kugel erkennen können, sodass zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung unterschieden werden kann.

In der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2006 006 806 U1 wird ein ähnliches Konzept vorgeschlagen, wobei der Sensor eine elektrisch, opto-elektrisch oder magneto-elektrisch aktive Komponente darstellt, die mit einer passiven Komponente an der Dreheinrichtung wechselwirken kann. Allerdings setzt dies voraus, dass es sich um eine Armatur aus Kunststoff handelt, da bei einem Metallgehäuse dieses Konzept nicht anwendbar ist.

Ein weiteres Problemfeld, das sich bei prozesstechnischen Vorrichtungen ergeben kann, betrifft die informationstechnische Einbindung in einen möglichst unterbrechungsfreien oder zumindest unterbrechungsarmen Informationsfluss. Dies betrifft sowohl Vorrichtungen ohne jegliche informationstechnische Erfassung, aber auch solche, bei denen bestimmte Zustandsgrößen zwar erfasst werden, die aber nicht dauerhaft in ein informationstechnisches Netzwerk eingebunden sind, also beispielsweise nicht an ein Prozessleitsystem oder eine Prozesssteuerung ange- schlössen sind.

Hierzu wurden in den letzten Jahren mit dem Aufkommen von immer leistungsfähigeren mobilen IT-Geräten wie Tablets oder Smartphones ebenfalls Lösungsansätze entwickelt. So beschreibt das Dokument US 2016/0341333 A1 beispielsweise eine Anzeigevorrichtung (Display) für eine Absperrarmatur, die Informationen über Zustandsgrößen der Armatur elektronisch in eine grafische Anzeige umwandelt, die anschließend von einem tragbaren Auslesegerät erfasst und weiterverarbeitet werden kann.

Weiterhin ist bekannt, statische Informationen über prozesstechnische Vorrichtungen mit Hilfe von mobilen Auslesegeräten zu erfassen, wie dies beispielsweise in der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2012 102 138 U1 beschrieben ist.

Trotz der voranschreitenden informationstechnischen Möglichkeiten mangelt es noch an einem Konzept zur einfachen und zuverlässigen Einbindung von prozesstechnischen Vorrichtungen, die nicht über eine dauerhafte informationstechnische Erfassung verfügen, in automatisierungstechnische Systeme. Im Fokus stehen dabei prozesstechnische Vorrichtungen, bei denen sich die interessierenden Informationen auf wenige diskrete Werte beschränken und die auch nur in gewissen Zeitabständen ausgelesen werden müssen, beispielsweise Absperrarmaturen, bei denen hin und wieder oder auch regelmäßig zu prüfen ist, ob sie sich in der Offenstellung oder in der Geschlossenstellung befinden.

Es stellte sich die Aufgabe, eine Anordnung zur berührungslosen Übertragung von diskreten Werten einer Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung bereitzustellen, die einfach zu realisieren ist und sich im Betrieb als zuverlässig und robust erweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung gemäß Anspruch 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur berührungslosen Übertragung von diskreten Werten ei- ner Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung weist mindestens zwei Datenträger auf, auf denen Informationen über die Zustandsgröße in einer Form gespeichert sind, dass die Informationen von einem externen Lesegerät informationstechnisch für eine Auswertung erfass- bar sind. Auf jedem Datenträger ist ein eindeutiger Wert der Zustandsgroße gespeichert. Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung weiterhin ein Abdeckelement, das derart gestaltet ist, dass in Abhängigkeit der Zustandsgroße für jeden Wert der Zustandsgroße nur ein Datenträger oder eine vorgegebene Kombination von Datenträgern durch das Lesegerät erfassbar ist.

Die Anzahl und die Art der diskreten Werte der Zustandsgroße ist im Allgemeinen abhängig von der konkreten prozesstechnischen Vorrichtung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich bei der prozesstechnischen Vorrichtung um eine Absperrarmatur, die ein Gehäuse mit einem Durchgang für einen Stoffstrom und ein in dem Durchgang angeordnetes Absperrorgan umfasst, das zum Öffnen und Schließen des Durchgangs mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Betätigungseinrichtung verbunden ist. Bei dem Stoffstrom kann es sich um jede Art von transportablen Stoffen unterschiedlicher Aggregatzustände handeln. Vorzugsweise ist der Stoffstrom ein Fluid, das einphasig flüssig oder gasförmig, aber auch mehrphasig sein kann, beispielsweise mehrere flüssige Phasen oder flüssig und gasförmig. Von der Erfindung umfasst sind sowohl Absperrarmaturen mit einem einfachen Durchgang mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung für den Stoffstrom als auch Absperrarmaturen mit verzweigtem Durchgang und mehreren Öffnungen, beispielsweise eine Dreiwegearmatur oder allgemein eine Mehrwegearmatur. Eine Zustandsgroße, die bei Absperrarmaturen von besonderem Interesse ist, ist die Information über die Stellung des Absperrorgans. Diskrete Werte der Zustandsgroße können beispielsweise„offen" und„geschlossen" sein, aber auch Zwischenstellungen wie„halb offen" oder dergleichen. Bei einer Mehrwegearmatur kann eine entsprechend größere Anzahl an interessierenden Zustandsgrößen vorhanden sein. Beispielsweise können bei einer Dreiwegearmatur, die zwei Eingänge A und B sowie einen Ausgang für den Stoffstrom aufweist, die diskreten Werte der Zustandsgroße sein:„Verbindung von Eingang A zum Ausgang offen",„Verbindung von Eingang B zum Ausgang offen",„keine Verbindung von einem Eingang zum Ausgang" oder ähnliche Informationen über die Stellung des Absperrorgans in der Armatur. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit Absperrarmatur umfasst die Betätigungseinrichtung einen Griff, mittels dessen manuell das Absperrorgan zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung bewegbar ist. Die Datenträger sind derart an dem Gehäuse angebracht, dass in definierten Positionen des Griffes diejenigen Datenträger durch den Griff verdeckt sind, deren Information nicht erfasst werden soll. In einer vorteilhaften Weiterbildung dieser ersten Ausführungsform handelt es sich bei den definierten Positionen um genau eine Offenstellung und genau eine Geschlossenstellung. Die Absperrarmatur weist Laschen auf, die wechselseitig in den jeweiligen Stellungen von mindestens einem Teil des Griffs überdeckt sind. Die Datenträger sind an den Laschen befestigt.

Die Laschen können auf unterschiedliche Arten gestaltet und an der Absperrarmatur angebracht sein. Etliche Absperrarmaturen sind anbieterseitig am Gehäuse mit Laschen ausgestattet, die eine Bohrung aufweisen und dazu vorgesehen sind, den Griff in einer bestimmten Stellung zu fixieren, beispielsweise mit Hilfe eines Vorhängeschlosses oder Bügelschlosses.

Dadurch kann eine bestimmte Stellung des Absperrorgans sichergestellt und ein unbeabsichtigtes Öffnen oder Schließen einer Absperrarmatur verhindert werden. Bei derartigen Absperrarmaturen lässt sich die Befestigung der Datenträger an den Laschen vorteilhaft durch Aufsteckelemente realisieren, die den Datenträger umfassen und auf die Armatur-seitigen Laschen aufsteckbar sind. Bei entsprechenden Laschen, die über ausreichend Platz zur Anbringung eines Datenträgers aufweisen, kann der Datenträger auch direkt auf die Lasche aufgebracht werden.

Die Datenträger können auf unterschiedlichen Materialien angebracht sein, beispielsweise auf Metallen oder Kunststoffen, die je nach Anforderungen an die Umgebungsbedingungen, denen die prozesstechnische Vorrichtung ausgesetzt ist, angepasst werden können. Auch die Befesti- gung der Datenträger an der prozesstechnischen Vorrichtung wird vorzugsweise in Abhängigkeit von den jeweiligen Bedingungen gewählt und kann beispielsweise Verkleben, Verschrau- ben, Nieten oder andere formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindungen umfassen.

In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit Absperr- armatur umfasst die Betätigungseinrichtung eine Welle, an der eine Scheibe mit mindestens einer Öffnung befestigt ist. Die Datenträger sind derart an dem Gehäuse angebracht, dass in definierten Positionen der Betätigungseinrichtung die Öffnung in der Scheibe jeweils nur einen Datenträger oder eine vorgegebene Kombination von Datenträgern zum Erfassen durch das Lesegerät freigibt.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass konstruktionsbedingt immer nur die Datenträger auslesbar sind, die dem jeweilig zu erfassenden diskreten Wert einer Zustandsgröße entsprechen. Ein versehentliches Auslesen eines anderen Datenträgers, beispielsweise dann, wenn sich die Betätigungseinrichtung in einer Zwischenstellung zwischen definierten Positionen befindet, ist ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Datenträger aufgrund der Abdeckung durch die Scheibe weitestgehend vor Umwelteinflüssen wie Verschmutzung geschützt sind.

Die Scheibe kann unterschiedlich gestaltet und den jeweiligen Anforderungen, beispielsweise den Platzverhältnissen, angepasst sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Scheibe als Kreissektor gestaltet, dessen Mittelpunktswinkel ausreichend groß ist, um eine vollständige Abdeckung der Datenträger zu gewährleisten, die jeweils nicht freigegeben werden sollen. Beispielsweise ist bei einer Anbringung von zwei Datenträgern in einem Winkel von 90° zueinander ein Mittelpunktswinkel von ca. 190° bis 210° ausreichend, um die jeweilige Abdeckung zu gewährleisten.

Je nach Anwendungsfall oder unter fertigungstechnischen Aspekten kann es auch vorteilhaft sein, die Scheibe als Vollkreis auszuführen. Auch andere Formen des radial äußeren Randes der Scheibe sind möglich, beispielsweise ein Vieleck, z.B. Sechseck oder Achteck, oder ovale Formen.

Die Datenträger können direkt am Gehäuse angebracht sein, beispielsweise durch Verkleben, Verschrauben, Nieten oder andere formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindungen. Die Datenträger können aber auch indirekt am Gehäuse befestigt sein. Ein Beispiel hierfür ist die Anbringung der Datenträger auf einer Trägerplatte, die zwischen dem Gehäuse und der zur Abdeckung vorgesehenen Scheibe befestigt wird. Unabhängig von der konkreten Ausführung der Datenträger und des Abdeckelements umfassen in einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung die Datenträger zusätzlich zu den Zustandsinformationen auch Informationen zur Identifizierung der prozesstechnischen Vorrichtung. Durch diese Kombination von Zustandsinformation und Identifikationsinformation lässt sich mit einem einzigen Lesevorgang der jeweilige diskrete Wert einer Zustandsgröße eindeutig der zugehörigen prozesstechnischen Vorrichtung zuordnen. Eine Falschzuordnung oder Verwechslung von Vorrichtungen ist ausgeschlossen. Als Datenträger eignen sich alle Medien oder Bauteile, die von einem externen Lesegerät informationstechnisch für eine Auswertung erfassbar sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich bei den Datenträgern um optisch erfassbare Kodierungen. Besonders bevorzugt sind die Datenträ- ger als QR-Codes, Matrix-Codes oder Bar-Codes ausgeführt.

Ein Vorteil dieser Art von Datenträgern besteht darin, dass aufgrund deren Standardisierung eine Vielzahl von Lesegeräten existiert wie QR-Code-Scanner oder Bar-Code-Scanner, die meist auf der Basis von Laserscanning oder Fotoauswertung arbeiten.

In einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich bei den Datenträgern um elektromagnetisch erfassbare Bauteile, besonders bevorzugt um RFID-Bauteile (Radio-Frequency Identification). Bei dieser Ausführungsform ist das Abdeckelement aus einem Material gefertigt, das für die abgedeckten Datenträger die elektromagnetische Übertragung der Information unterbindet.

Als Lesegeräte eignen sich insbesondere mobile Geräte wie Tablets, Smartphones, Laserscanner oder RFID-Scanner, die mit entsprechenden Einrichtungen zum Erfassen der jeweiligen Art der auf den Datenträgern gespeicherten Information ausgerüstet sind. Beispiele hierfür sind Kameras sowie Anwendungsprogramme (Apps) in Tablets oder Smartphones, die beispielsweise QR-Codes, Matrix-Codes oder Bar-Codes erfassen und in eine informationstechnisch verarbeitbare Information überführen können. Auch Funktionsbausteine zum Erfassen und Verarbeiten von beispielsweise RFI D-Signalen können in Smartphones, Tablets oder anderen mobilen Geräten integriert sein. Grundsätzlich sind auch stationäre Lesegeräte im Rahmen der Erfindung einsetzbar. Bevorzugt sind jedoch mobile Lesegeräte.

Vorzugsweise verfügen die Lesegeräte weiterhin über Einrichtungen, die eine berührungslose Übertragung der erfassten Informationen gestatten, beispielsweise über WLAN (Wireless Local Area Network), Mobilfunk oder Bluetooth.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es, diskrete Werte einer Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung berührungslos zu übertragen, die mit bekannten Maßnahmen nicht oder nur unter hohem Aufwand übertragbar sind. Dadurch wird eine kostengünstige und einfach zu realisierende Möglichkeit zur automatisierungstechnischen Anbindung und Integration von insbesondere Handarmaturen bereitgestellt. Aufgrund der technisch einfachen Umsetzung ist die Anordnung zudem wartungsarm und robust, selbst im anspruchsvollen industriellen Umfeld.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur informationstechnischen Erfassung und Verarbeitung von diskreten Werten einer Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung. In einem ersten Verfahrensschritt werden Informationen von einem Datenträger einer erfindungsgemäßen Anordnung von einem Lesegerät ausgelesen. Auf dem Lesegerät können un- terschiedliche Daten zu der betreffenden prozesstechnischen Vorrichtung vorhanden sein, beispielsweise Sollwerte oder Grenzwerte für Zustandsgrößen, allgemeine Informationen zu der Vorrichtung oder auch Bedienungsanleitungen, Handbücher, Wartungsanweisungen oder dergleichen. Diese Daten können bereits auf dem Lesegerät gespeichert sein oder bei Bedarf von einer externen Datenbank, die sich nicht auf dem Lesegerät befindet, abgerufen werden.

In einem zweiten Verfahrensschritt werden die aus den Datenträgern ausgelesenen Werte im Lesegerät verarbeitet, beispielsweise indem ein ausgelesener Istwert mit einem im Lesegerät gespeicherten Sollwert verglichen wird. Die Verarbeitung kann weitere Aktionen umfassen, z.B. eine grafische oder akustische Anzeige oder Ausgabe des ausgelesenen Wertes oder einer In- formation, die aus der Verarbeitung des ausgelesenen Wertes resultiert. Beispielsweise kann bei einem ausgelesenen Istwert, der von dem gespeicherten Sollwert abweicht, eine farbliche Markierung oder ein sonstiger Hinweis auf dem Lesegerät angezeigt werden.

In einem dritten Verfahrensschritt werden die ausgelesenen Werte und ggf. weitere Informatio- nen, die z.B. aus der Verarbeitung der ausgelesenen Werte resultieren, an die externe Datenbank übertragen. Es ist auch möglich, dass der Bediener des Lesegerätes Aktionen steuert, z.B. in Abhängigkeit von ausgelesenen oder verarbeiteten Daten.

In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird ein Lesegerät eingesetzt, um tatsächliche diskrete Werte einer Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung mit zugehörigen Sollwerten zu vergleichen, die in einer externen Datenbank gespeichert sind. Besonders bevorzugt umfasst das Verfahren folgende Schritte:

(a) Importieren von Sollwerten für mindestens eine Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung von einer externen Datenbank auf ein Lesegerät;

(b) Auslesen mindestens eines Datenträgers einer erfindungsgemäßen Anordnung, der einen diskreten Wert der mindestens einen Zustandsgröße als Istwert codiert;

(c) Vergleich des ausgelesenen Istwertes mit dem importierten Sollwert;

(d) bei einer Abweichung des Istwertes vom Sollwert gegebenenfalls Korrektur des Istzustandes der prozesstechnischen Vorrichtung durch den Bediener und Auslesen des nun geänderten Istwertes;

(e) Übertragung des Istwertes an die externe Datenbank.

Bei der externen Datenbank kann es sich um einen dezentralen oder zentralen Rechner handeln. Bevorzugt ist die Datenbank in einem Prozessleitsystem oder Laborleitsystem integriert oder kann mit diesem kommunizieren. Die Datenübertragung zwischen der Datenbank und dem Lesegerät erfolgt vorzugsweise berührungslos, beispielsweise über WLAN, Mobilfunk oder Bluetooth.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht unter anderem, definierte Zustände einer prozess technischen Anlage, die prozesstechnische Vorrichtungen umfasst, zu überprüfen und einzustellen. Im Vergleich zur Prüfung und Einstellung gemäß dem Stand der Technik, der zumeist auf dem manuellen Abarbeiten von Listen basiert, werden Fehlerquellen signifikant reduziert oder sogar komplett ausgeschlossen.

Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anordnung sind insbesondere:

- Die prozesstechnische Vorrichtung wird unverwechselbar identifiziert.

- Der Sollzustand kann passend und unverwechselbar zur ausgelesenen Information und somit passend zur jeweiligen prozesstechnischen Vorrichtung, auf dem Lesegerät angezeigt werden.

- Der letzte Lesevorgang repräsentiert den aktuellen Zustand der prozesstechnischen Vorrichtung.

- Arbeitspläne oder Prüfschemata können in einfacher Form auf das Lesegerät geladen werden, beispielsweise in Form einer Tabelle, die ein Bediener der Reihe nach abzuarbeiten hat. Durch den Vergleich von ausgelesenen Werten mit im Lesegerät hinterlegten Werten kann unter anderem sichergestellt werden, dass prozesstechnische Vorrichtungen, die nicht zum aktuellen Arbeitsplan oder Prüfschema gehören, beispielsweise nicht in der abzuarbeitenden Tabelle vorhanden sind, ignoriert werden. Ein Auslesen von Werten einer solchen Vorrichtung löst dann keine Aktion im Lesegerät aus, oder es kann ein Hinweis erfolgen, dass diese Vorrichtung nicht relevant ist.

Soll- und Istzustände der prozesstechnischen Vorrichtungen können in Datenbanken von Prozessleitsystemen gespeichert werden und dort weiterverarbeitet und visualisiert werden, beispielsweise in Form von Zeitdiagrammen oder Fließbilddarstellungen. Sie können auch als zustandsabhängige Bedingungen für Verschaltungen, z.B. für Freigaben, im Prozess- leitsystem oder speicherprogrammierbaren Steuerungen verwendet werden.

Die Erfindung wird im Folgenden mit Verweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind als Prinzipdarstellungen zu verstehen. Sie stellen keine Beschränkung der Erfindung dar, beispielsweise im Hinblick auf konkrete Abmessungen oder Ausgestaltungsvarianten. Es zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Anordnung (Absperrarmatur)

Fig. 2 Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1 in Offenstellung

Fig. 3 Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1 in Geschlossenstellung

Fig. 4 Scheibe einer zweiten erfindungsgemäßen Anordnung

Fig. 5 Anordnung der Datenträger an dem Gehäuse der zweiten erfindungsgemäßen Anordnung

Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der es sich als prozesstechnische Vorrichtung um eine Absperrarmatur handelt. Die Absperrarmatur 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Durchgang 3 für einen Stoffstrom, beispielsweise ein gasförmiges oder flüssiges Medium. In dem Durchgang 3 ist ein Absperrorgan 4 angeordnet, das im dargestellten Beispiel als Kugel mit einem Durchtrittskanal ausgestaltet ist. Das Absperrorgan 4 ist mit einer Welle verbunden, die aus dem Ge- häuse 2 herausragt. An dem außerhalb des Gehäuses 2 befindlichen Ende der Welle ist ein

Griff 6 befestigt, mittels dessen die Welle um ihre Längsachse verdreht werden kann. Welle und Griff 6 bilden eine Betätigungseinrichtung 5, mittels derer über das Absperrorgan 4 der Durchgang 3 geöffnet und geschlossen werden kann. Die zu erfassende Zustandsgröße ist in diesem Beispiel der Öffnungsgrad des Durchgangs 3, der z.B. als Winkelstellung des Durchtrittskanals in der Kugel relativ zur Achse des Durchgangs 3 definiert werden kann. Verläuft die Achse des Durchtrittskanals parallel zur Achse des Durchgangs 3, oder sind die beiden Achsen deckungsgleich, ist die Armatur vollständig geöffnet und befindet sich in der Offenstellung. Steht die Achse des Durchtrittskanals des Absperrorgans 4 hingegen senkrecht zur Achse des Durchgangs 3, ist die Armatur vollständig geschlossen und befindet sich in der Geschlossenstellung. Zwischen der Offenstellung und der Geschlossenste!- lung ist eine kontinuierliche Einstellung des Öffnungsgrades möglich. In dem dargestellten Beispiel sind jedoch nur zwei diskrete Werte der Zustandsgroße„Öffnungsgrad" von Interesse: die Offenstellung als erster diskreter Wert und die Geschlossenstellung als zweiter diskreter Wert. In Fig. 1 und 2 ist die Offenstellung widergegeben. Der Griff 6 weist in Richtung der Achse des Durchgangs 3. Fig. 3 zeigt dieselbe Armatur in der Geschlossenstellung, bei der die Kugel um 90° verdreht ist. Der Griff 6 steht senkrecht zur Achse des Durchgangs 3.

Im dargestellten Beispiel sind zwei Datenträger 8 vorhanden, die als QR-Codes ausgestaltet sind. Alternativ können die Datenträger auch als Matrix-Codes, Bar-Codes oder andere optisch erfassbare Kodierungen ausgestaltet sein. Die Datenträger 8 sind an zwei Laschen 7 befestigt, die ihrerseits ortsfest am Gehäuse 2 der Absperrarmatur 1 angebracht sind. Ortsfest bedeutet, dass sich die Laschen bei einer Verdrehung der Welle nicht mitdrehen, sondern ihre Position in Bezug auf das Gehäuse 2 beibehalten. Die Laschen 7 können beispielsweise am Gehäuse 2 aufgesteckt, angeschraubt, vernietet oder verschweißt sein. Die Laschen 7 und die darauf befestigten Datenträger 8 sind derart angeordnet, dass die eine Lasche in der Offenstellung und die andere Lasche in der Geschlossenstellung vom Griff 6 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig überdeckt ist. Es ist also - in Abhängigkeit der Zustandsgroße - für jeden Wert der Zustandsgroße nur ein Datenträger 8 sichtbar und damit optisch von einem Lesegerät erfassbar, da es sich bei dem QR- Code um eine optisch erfassbare Kodierung handelt. In der in Fig. 1 und 2 dargestellten Offenstellung ist nur der Datenträger sichtbar, der senkrecht zur Achse des Durchgangs 3 angeordnet ist. Auf diesem Datenträger ist eine Information kodiert, die die Offenstellung repräsentiert. In der in Fig. 3 dargestellten Geschlossenstellung ist nur der Datenträger sichtbar, der in Richtung der Achse des Durchgangs 3 angeordnet ist. Auf diesem Datenträger ist eine Information kodiert, die die Geschlossenstellung repräsentiert. Auf jedem der beiden Datenträger 8 ist ein eindeutiger Wert der Zustandsgroße„Öffnungsgrad" gespeichert. Der Griff 6 als Abdeckelement verdeckt in definierten Positionen, die den jeweiligen diskreten Werten der Zustandsgroße ent- sprechen, denjenigen Datenträger, dessen Information nicht erfasst werden soll.

Die als QR-Code gespeicherte Information auf den Datenträgern 8 kann durch ein externes Lesegerät, beispielsweise ein Smartphone oder Tablet mit einer Kamera und entsprechender Bildverarbeitungssoftware bzw. Anwendung (App), informationstechnisch für eine Auswertung er- fasst werden.

Fig. 4 und 5 zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel für die zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der es sich im Beispiel ebenfalls um eine Absperrarmatur als prozesstechnische Vorrichtung handelt. Die Absperrarmatur selbst ist nicht dargestellt. Es kann sich aber beispielsweise um eine Absperrarmatur handeln, wie sie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, wobei anstelle der dort vorhandenen Laschen 7 eine Trägerplatte 14 gemäß Fig. 5 und eine Scheibe 10 gemäß Fig. 4 vorhanden sind. Wie im Beispiel gemäß Fig. 1 bis 3 sind auch im Beispiel gemäß Fig. 4 und 5 zwei diskrete Werte der Zustandsgröße„Öffnungsgrad" von Interesse: die Offenstellung als erster diskreter Wert und die Geschlossenstellung als zweiter diskreter Wert. Entsprechend sind zwei Datenträger 8 vorhanden, auf denen die jeweilige Information codiert ist, im Beispiel als QR-Code. Die Datenträger 8 sind auf einer Trägerplatte 14 befestigt, die aus einem formstabilen Material gefertigt ist, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff. Die Datenträger 8 können in beliebiger Weise auf der Trägerplatte 14 befestigt sein, z.B. verklebt. Sie können auch direkt auf die Trägerplatte aufgebracht sein, z.B. mittels einer Drucktechnik. Die Trägerplatte 14 weist in ihrer Mitte eine Aussparung 15 auf, die mindestens so groß bemessen ist, dass die Welle der Betätigungseinrichtung (Bezugszeichen 5 in Fig. 1 ) durch diese Aussparung 15 geführt werden kann, ohne die Drehbeweglichkeit der Welle zu beeinträchtigen. Weiterhin weist die Trägerplatte 14 in diesem Beispiel vier Bohrungen 16a-16d auf, durch die Schrauben geführt werden, um die Trägerplatte 14 mit dem Gehäuse (Bezugszeichen 2 in Fig. 1 ) der Absperrarmatur fest zu verbinden.

Fig. 4 zeigt eine Scheibe 10, die aus einem lichtundurchlässigen Material gefertigt ist, beispielsweise aus Metall oder einem nicht transparenten Kunststoff. Die Scheibe 10 weist in ihrer Mitte eine Aussparung 12 auf, die als Langloch gestaltet ist. Die Form dieser Aussparung 12 ist abge- stimmt auf die äußere Kontur der Welle der Betätigungseinrichtung 5, auf die die Scheibe 12 aufgesetzt ist. Über die Aussparung 12 ist die Scheibe 10 drehfest mit der Welle verbunden, sodass sich die Scheibe 10 bei einer Verdrehung der Betätigungseinrichtung 5 entsprechend mitdreht. Die Scheibe 10 weist weiterhin eine Öffnung 1 1 auf, die so dimensioniert und positioniert ist, dass sie in definierten Positionen der Betätigungseinrichtung jeweils einen der beiden Da- tenträger 8 auf der Trägerplatte 14 zum Erfassen durch ein Lesegerät freigibt.

In der Scheibe 10 sind zudem zwei Aussparungen 13 vorgesehen, die jeweils die Form eines Ringsegmentes aufweisen. Sie sind derart dimensioniert und angeordnet, dass sie mit Bauteilen zusammenwirken können, um die Drehbewegung der Scheibe 10 einzuschränken. Solche Bauteile können beispielsweise die Schrauben 16b und 16d zur Befestigung der Trägerplatte 14 sein, wenn diese beiden Schrauben so gestaltet sind, dass sie über die Trägerplatte 14 hinaus in die Aussparungen 13 ragen. Diese Begrenzung der Drehbewegung der Scheibe 10 - und somit auch der Betätigungseinrichtung 5 - ist für die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anordnung jedoch nicht erforderlich, sondern stellt lediglich eine spezielle Ausführungsform dar.

In der in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellten Position ist der obere Datenträger 8 durch die Öffnung 1 1 hindurch mit einem Lesegerät erfassbar. Diese Position entspricht einer der beiden diskreten Werte der Zustandsgröße, beispielsweise der Offenstellung. Wird die Betätigungseinrichtung 5 in der Darstellung im Gegenuhrzeigersinn bewegt, verdeckt die Scheibe 10 zunächst beide Da- tenträger 8, bis die Betätigungseinrichtung die zweite definierte Position erreicht, im Beispiel die Geschlossenstellung. Dann gibt die Öffnung 1 1 den in Fig. 5 links angeordneten Datenträger 8 zum Auslesen frei, der die entsprechende Information über diese Position codiert. Somit ist nur in den definierten Positionen„Offenstellung" und„Geschlossenstellung" der jeweils zugeordnete Datenträger 8 zum Auslesen durch ein Lesegerät, beispielsweise einen QR-Code- Scanner, freigegeben. Während des Übergangs von einer definierten Stellung in die andere hingegen sind beide Datenträger 8 zumindest teilweise von der Scheibe verdeckt, sodass ein Aus- lesen verhindert wird.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1 . . Absperrarmatur

2 . . Gehäuse der Absperrarmatur

3 . . Durchgang für einen Stoffstrom

4 . . Absperrorgan

5 . . Betätigungseinrichtung

6 . . Griff

7 . . Lasche

8 . . Datenträger

10 . . Scheibe

1 1 . . Öffnung in der Scheibe

12 . . Aussparung zur Verbindung der Scheibe mit der Welle

13 . . Aussparungen in der Scheibe

14 . . Trägerplatte

15 . . Aussparung in der Trägerplatte

16 . . Bohrungen in der Trägerplatte

Claims

Patentansprüche

Anordnung zur berührungslosen Übertragung von diskreten Werten einer Zustandsgröße einer prozesstechnischen Vorrichtung, wobei die Anordnung mindestens zwei Datenträger aufweist, auf denen Informationen über die Zustandsgröße in einer Form gespeichert sind, dass die Informationen von einem externen Lesegerät informationstechnisch für eine Auswertung erfassbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf jedem Datenträger ein eindeutiger Wert der Zustandsgröße gespeichert ist, und dass die Anordnung weiterhin ein Abdeckelement umfasst, das derart gestaltet ist, dass in Abhängigkeit der Zustandsgröße für jeden Wert der Zustandsgröße nur ein Datenträger oder eine vorgegebene Kombination von Datenträgern durch das Lesegerät erfassbar ist.

Anordnung nach Anspruch 1 , wobei es sich bei der prozesstechnischen Vorrichtung um eine Absperrarmatur (1 ) handelt, die ein Gehäuse (2) mit einem Durchgang (3) für einen Stoffstrom und ein in dem Durchgang angeordnetes Absperrorgan (4) umfasst, das zum Öffnen und Schließen des Durchgangs mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Betätigungseinrichtung (5) verbunden ist.

Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Betätigungseinrichtung (5) einen Griff (6) umfasst, mittels dessen manuell das Absperrorgan (4) zwischen einer Offenstellung und einer Geschlossenstellung bewegbar ist, und wobei weiterhin an dem Gehäuse (1 ) die Datenträger (8) derart angebracht sind, dass in definierten Positionen des Griffes (6) diejenigen Datenträger (8) durch den Griff verdeckt sind, deren Information nicht erfasst werden soll.

Anordnung nach Anspruch 3, wobei es sich bei den definierten Positionen um genau eine Offenstellung und genau eine Geschlossenstellung handelt, ferner die Absperrarmatur (1 ) Laschen (7) aufweist, die wechselseitig in den jeweiligen Stellungen von mindestens einem Teil des Griffs (6) überdeckt sind, und wobei die Datenträger (8) an den Laschen (7) befestigt sind.

Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Betätigungseinrichtung eine Welle umfasst, an der eine Scheibe (10) mit mindestens einer Öffnung (1 1 ) befestigt ist, und wobei weiterhin an dem Gehäuse die Datenträger (8) derart angebracht sind, dass in definierten Positionen der Betätigungseinrichtung die Öffnung (1 1 ) in der Scheibe (10) jeweils nur einen Datenträger (8) oder eine vorgegebene Kombination von Datenträgern (8) zum Erfassen durch das Lesegerät freigibt.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Datenträger (8) zusätzlich zu den Zustandsinformationen auch Informationen zur Identifizierung der prozesstechnischen Vorrichtung umfassen. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei es sich bei den Datenträgern (8) um optisch erfassbare Kodierungen handelt, insbesondere QR-Codes, Matrix-Codes oder Bar-Codes.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei es sich bei den Datenträgern (8) um elektromagnetisch erfassbare Bauteile handelt, insbesondere RFI D-Bauteile, und wobei das Abdeckelement aus einem Material gefertigt ist, das für die abgedeckten Datenträger die elektromagnetische Übertragung der Information unterbindet.