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Dokumentenidentifikation DE202005021316U1 27.12.2007
Titel Mensch-Maschine-Schnittstelle für Instrumente
Anmelder ABB Research Ltd., Zürich, CH
Vertreter Becker, Kurig, Straus, 80336 München
DE-Aktenzeichen 202005021316
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 27.12.2007
Registration date 22.11.2007
Application date from patent application 02.09.2005
File number of patent application claimed 10 2005 041 827.9
IPC-Hauptklasse G06F 3/02(2006.01)A, F, I, 20070619, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G06F 3/00(2006.01)A, L, I, 20070619, B, H, DE   

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsschnittstelle für industrielle Vorrichtungen und insbesondere zum Steuern von Messinstrumenten und zum Steuern von Antrieben für elektrische Motoren und Betätigungselemente. Insbesondere betrifft sie eine Steuerungsschnittstelle, die eine verbesserte Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) für Messinstrumente umfasst, die in industriellen Anwendungen, Verarbeitungsindustrie-Anwendungen, gewerblichen Einrichtungen und Versorgungsbetriebs-Einrichtungen und bei elektrischen Leistungs-Erzeugungs-, -Übertragungs- oder -Verteilungs-Anwendungen verwendet wird.

STAND DER TECHNIK

Viele elektrische Motoren, die in industriellen und gewerblichen Prozessen und Gebäuden verwendet werden, werden durch eine Soft-Starterausstattung (soft starter equipment) gesteuert. Soft-Starter werden verwendet, um einen Motor zu starten und einen Motor auf eine gewünschte Weise zu stoppen, um somit elektrische Stromstöße in der Stromversorgung und/oder eine Überhitzung in dem Motor zu verhindern. Soft-Starter werden auch verwendet, um mechanische Schocks oder Vibrationen zu reduzieren oder auszuschalten, die sonst unter Start-/Stop-Bedingungen auftreten könnten, die eine Abnutzung und Beschädigung bei den Pumpen, Lüftern, etc. die durch die Motoren angetrieben werden, verursachen. Ein Soft-Starter misst typischerweise den Eingangsstrom und/oder -Spannung des Motors und reguliert den Eingangsstrom und/oder -Spannung, die von dem Motor erhalten wird, um eine gewünschte Start- oder Stop-Performance zu erzielen.

Elektrisch angetriebene Betätigungselemente, Servomotoren, Magnetspulen und so weiter, werden ebenso verwendet, um die sich bewegenden Teile der Steuerausstattung, so wie Schieber (gate valves), Ventilklappen (butterfly valves), Klappen in Prozessausstattung und/oder Ausschalterarme (breaker arms) von Lasttrennern (circuit breakers), Schutz-Schaltanlagen (protection switchgear), Betätigungselemente für Transformatoren oder Reaktorausstattung, wie Umsteller (tap changers) und ähnliches zu bewegen. Die Antriebssteuerung benötigt im Allgemeinen eine Konfiguration, die sich den Umständen jeder Anwendung anpasst. Während einer Konfiguration beeinflussen die Parameter insbesondere den Startstrom, und wobei auch Faktoren, so wie Geschwindigkeit, Inbetriebnahme-Zeit (start up time) oder maximaler Eingangsstrom, etc, in der Antriebssteuerung gemäß der Art von Start oder Stop, der für den Motor und/oder die Ausstattung, die er antreibt, gewählt oder eingestellt wird. Antriebssteuerungen können viele Merkmale und Funktionen umfassen, und die Konfiguration ist deshalb oft etwas schwierig und zeitintensiv.

Obwohl beispielsweise Gleichstrommotoren (AC motors) weltweit verwendet werden, kann die Gleichstrom-Versorgungsfrequenz (AC supply frequency) entweder 50 Hz oder 60 Hz betragen, und wobei der Bereich der gelieferten Betriebsströme und Betriebsspannungen beträchtlich ist. Schutz gegen Überhitzung der Halbleiterkomponenten ist genauso notwendig, wie andere Arten des Überlastungsschutzes. Zusammenfassend gibt es gewöhnlich eine große Anzahl an Faktoren oder Parametern, die eine Konfiguration oder Auswahl benötigen, um die Verwendung eines Soft-Starters zu ermöglichen.

Innerhalb einer Instrumentierung gibt es viele unterschiedliche Vorrichtungen mit einem unterschiedlichen Aussehen und Funktionierens einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI). Sehr oft wird mehr als eine Instrumentierung innerhalb einer Anlage installiert. Es ist sehr schwierig und nicht intuitiv sich daran zu erinnern, wie man mit jeder einzelnen Vorrichtung interagiert. Beispiele sind, dass die Interaktions-Knöpfe eine unterschiedliche Funktionalität haben können, wobei der gleiche Interaktionsknopf sich bei unterschiedlichen Stellen befinden kann, und wobei die gleiche Funktion von den unterschiedlichen Vorrichtungen unterschiedlich benannt sein kann. Ein Vorrichtungssatz von dem gleichen Versorger mit einem vollständig anderen Aussehen und variierender Funktionalität ist nicht effizient. Die unterschiedlichen, verwirrenden Schnittstellen können möglicherweise Betriebstörungssituationen aufgrund eines nachlässigen Nutzers hervorrufen, der eine Schnittstelle verwendet, da diese für eine andere Schnittstelle gewesen wäre, wobei aber aufgrund der Inkonsistenz, die Funktion bei der momentanen Vorrichtung falsch ausgeführt wird.

Heutige Lösungen liefern eine unterschiedliche Mensch-Maschine-Schnittstelle an beinahe jeden Vorrichtung/Prozess, die/der kontrolliert werden soll. Sie sehen nicht nur unterschiedlich aus, sondern verhalten sich auch unterschiedlich. Die Funktionalitäten, so wie Navigation, Zahleneinstellung und Datendarstellung werden unterschiedlich abgehandelt oder sind unterschiedlich ausgeführt. Es ist sehr hart für den Nutzer, einen Satz unterschiedlicher Vorrichtungen zu betreiben, wobei dies aber die Realität ist. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Betreiber einen falschen Betriebsvorgang ausführt, insbesondere einen neuen Operator, nimmt zu. Weiter benötigt es mehr Zeit für den Betreiber, sich all seiner Betriebsvorgänge bewusst zu sein und sich zu erinnern, wie man beispielsweise zu der Monitoransicht für das Druckmeter navigiert. Für einige Vorrichtungen befinden sich die „Menü"- und „Ausstieg"-Optionen bei gegenüberliegenden Positionen, die Probleme verursachen können. Ein weiteres Thema ist die Sprache, die für die Optionen verwendet wird. Sogar innerhalb von Englisch kann die HMI für die Steuervorrichtungen unterschiedliche Ausdrücke für die gleiche Option verwenden, oder sogar innerhalb der gleichen HMI, wobei unterschiedliche Begriffe wie „hinten", „zurück", „rücksetzen" und „aussteigen" für die gleiche Funktion verwendet werden können.

Üblicherweise sind einige Schnittstellen-Steuerknöpfe mit einem bildhaften Symbol, welches für gewisse Funktionen steht, markiert worden. Es kann jedoch für einen Betreiber schwierig sein, das Bild korrekt zu interpretieren. Zusätzlich ist eine Schwierigkeit bei dieser Art von Design, dass der Betreiber die Bedeutung der Symbole korrekt erkennen muss, um die Instrumentierung und den Soft-Starter effizient zu konfigurieren und/oder betreiben zu können. Dies benötigt einen umfangreichen Kunden-Support, angefangen von verständlichen Gebrauchsanweisungen, um derartige Steuerungsschnittstellen korrekt zu konfigurieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eines oder mehrere der vorhergehend erwähnten Probleme zu beseitigen. Dieses und weitere Ziele werden durch eine Motorsteuerung wie in den angefügten Ansprüchen erhalten.

Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zum Steuern und Konfigurieren eines Messinstruments, welches eine visuelle Anzeige und Auswahlmittel, so wie Schalter oder Knöpfe aufweist, die der visuellen Anzeige zugehörig sind, wobei die visuelle Anzeige Mittel zum Darstellen einer oder mehrerer Betriebs- und/oder Steuerungsfunktionen umfasst, die verschiedene Parametereinstellungen, etc. beinhalten und wobei die zugehörigen Auswahlmittel Hardware- und/oder Software-Schaltmittel umfassen, um die eine oder mehrere Betriebs- und/oder Steuerungsfunktionen auszuwählen, die so dargestellt sind und/oder um zu einer anderen Funktion oder Menü-Option zu navigieren.

Diese Erfindung beschreibt ein System zum Interagieren mit einer Steuerungsschnittstelle einer industriellen Vorrichtung oder einem Messinstrument. Die Erfindung beinhaltet eine konzeptionelle Beschreibung der Schnittstelle, d.h. Konsistenz der Informationsdarstellung und Interaktion mit ihr. Diese Erfindung schlägt eine Anzeige und mindestens vier Interaktions-Knöpfe vor. Diese vier Interaktions-Knöpfe sind in zwei Gruppen gruppiert; Zwei Soft-Buttons (Soft-Knöpfe), um die Navigation in der Anzeige zu steuern (horizontal angeordnet in Bezug zueinander) und zwei Interaktions-Knöpfe für „Auf-"/"Ab"-Funktionen, um so in einer Liste mehrerer Optionen zu scrollen und eine Zahl anzupassen. Die Anzeige sollte so klein wie möglich sein, ohne das Verständnis von dargestellter Information zu verringern.

Diese Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) für den gesamten Bereich von Instrumentierungs-Vorrichtungen sollte konsistent sein und auf den gleichen Prinzipien für Navigation, Funktionalität, Information, Präsentation, Terminologie und Interaktion mit der/dem darunter liegenden industriellen Vorrichtung/Prozess beruhen.

Ein innovatives Element ist ein konsistenter Weg zum Darstellen von Information und zum Wechselwirken mit ihm, zum Steuern eines weiten Bereichs industrieller Einrichtungen und/oder Prozesse.

Diese Erfindung schlägt beispielsweise eine gemeinsame Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) für Instrumentierungs-Vorrichtungen vor, die eine große Familie abdecken, z.B. Messgeräte, um Durchfluss, Temperatur und Druck zu messen. Das System beinhaltet eine Anzeige, Information zu visualisieren und/oder darzustellen und einen Satz von Interaktions-Knöpfen, um mit der Instrumentierungs-Vorrichtung zu instrumentieren. Aufgabenbeispiele, die mit der vorgeschlagenen HMI ausgeführt werden, beinhalten Konfiguration, Auswahl, Navigation, Überwachung, Alarm-Abwicklung und Wizards/Makros. Eine Untermenge dieser Interaktions-Knöpfe können Soft-Buttons sein, was bedeutet, dass ihre Funktionalität gemäß der gegenwärtigen visuellen Anzeigefunktionalität oder des Zustandes der Vorrichtung und welche Aufgabe der Nutzer ausführt variiert. Das Ziel der vorgeschlagenen HMI ist es, einen industriellen Prozess direkt zu steuern. Eine HMI-Vorrichtung kann eine oder mehrere Vorrichtungen/Prozesse, so wie Durchfluss, Temperatur und Druck steuern.

Im Grunde umfassen die Interaktions-Knöpfe vier am-Bildschirm-Betriebsvorgänge (on-screen Operation) als vier Knöpfe. Zwei Knöpfe sind Soft-Buttons, was bedeutet, dass der momentane Zustand innerhalb der HMI die Funktionalität dieser zwei Knöpfe entscheidet. Beispiele für den ersten Knopf sind „Menü", „Auswählen", wobei Funktionen des zweiten Knopfes „zurück", „fortsetzen" und „aussteigen" sein können. Die zwei verbleibenden Knöpfe werden typischerweise verwendet, um nach oben und unten zu navigieren, entweder physikalisch zum Scrollen innerhalb der Anzeige (Navigation) oder zum Anpassen, beispielsweise einer Zahl.

Im Grunde sollte die Anzeige den momentanen Status und verschiedene Optionen anzeigen können, alle auf einfache und intuitive Weise. Ebenso sollte die Anzeige klar markierte Aussteige- und/oder „Rücksetzungs"-ähnliche Betriebsvorgänge haben, so dass der Nutzer zur gleichen Zeit einen Schritt rückwärts gehen kann. Die Größe der Anzeige kann variieren, abhängig von der zu steuernden Anwendung. Falls Information leicht innerhalb einer zwei-Linien-Anzeige (two-line display) angezeigt werden kann, sollte sie so klein wie möglich sein.

Ein Merkmal dieser Erfindung ist Konsistenz von dargestellter Information. Die Funktionalität der vier Interaktions-Knöpfe sollte einem vorbestimmten Standard folgen. In der Praxis bedeutet dies, dass sich die „Menü"-Wahl vorzugsweise beispielsweise immer bei dem linken Soft-Button befindet. Ähnlich sollte die Navigation nach oben und unten in einer Liste unterschiedlicher Optionen immer der gleichen Regel folgen, beispielsweise bewegt der nach-oben-Knopf (up-button) die gewählte Option um einen Schritt nach oben in der Liste.

Die vorgeschlagene HMI-Vorrichtung sollte in unterschiedlichen Sprachen konfigurierbar sein, ohne die konsistenten Navigationsoptionen und Informationsdarstellung zu ändern.

Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Konfiguration der Instrumentierung beträchtlich einfach einzustellen und zu betreiben ist. Die Konfigurationsfunktionen, wie auch die Betriebs- oder Steuerfunktionen werden zu einer Zeit als einfacher Text und leicht verständliche Wörter auf der Anzeige angezeigt. Ein Nutzer wählt einfach diese Option aus oder wählt eine andere Menü- oder Navigationsoption aus. Dies wird durch einfaches Auswählen eines Auswahlmittels durchgeführt, beispielsweise dieses Knopfes unter den zugehörigen Auswahlmitteln, der Hardware- oder Software-Schaltern oder –Knöpfen, wobei die relative Position davon der relativen Position der gewünschten Option auf der Anzeige entspricht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass sie eine Vielzahl von Vorrichtungen, so wie elektrische Motoren und Betätigungselemente steuert. Dies bedeutet, dass die Steuerfunktionen, die durch die Antriebssteuerung aktiviert werden, für eine Vielzahl von Prozessen oder Teil-Prozessen verfügbar sind. Betriebsvorgangs-Daten, wie Anzahl von Starts und von Listen von Standardereignissen wie auch Listen von Alarmen sind somit für eine Vielzahl von Motor-Betätigungselement-Anwendungen und -Prozessen verfügbar.

In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Computer-Programm beschrieben, um die Erfindung auszuführen. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computer-Programmprodukt, welches ein Computer-Programm umfasst, beschrieben. In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Computer-Datensignal, welches in eine Trägerwelle eingebettet ist, beschrieben. In einem anderen, weiteren Aspekt der Erfindung wird eine graphische Nutzerschnittstelle zum Anzeigen einer Konfiguration für die Motorsteuerung und/oder Betriebsvorgangsdaten für einen oder mehrere der so gesteuerten elektrischen Motoren beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein vollständigeres Verständnis des Systems der vorliegenden Erfindung kann durch Bezug auf die folgende genaue Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen bekommen werden, wobei:

1 eine Anzeige einer HMI für eine Inbetriebnahme-Anzeige (start up display) gemäß einer Instrumentierungs-Ausführung der Erfindung zeigt,

die 26 die Optionen innerhalb des Menüs zeigen, wenn das „Menü" mit dem linken Soft-Button ausgewählt wird,

2: Menü-Option-Vorrichtung

3: Menü-Option-Alarm

4: Menü-Option-Anzeige

5: Menü-Option-Kommunikation

6: Menü-Anpassen

7: Menü-Anpassen-Einstellen 0 %

8: Menü-Anpassen-Einstellen 0 % -Editieren

9: Menü-Anpassen-Einstellen 0 %

10: Menü-Alarm

11: Menu-Alarm-Alarmart

13 ist eine Übersicht der Navigations-Oberflächenstruktur,

14 ist die Anzeige einer HMI von 1, für eine Inbetriebnahme-Anzeige und mit hinzugefügten Bezugszahlen,

15 zeigt ein schematisches Diagramm für eine Verbindung einer Motorsteuerung mit einem Feld-Bus-Netzwerk,

16 zeigt ein Blockdiagramm von Komponenten eines Systems, die in dem Soft-Starter einer Motorsteuerung enthalten sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

1: Öffnungsanzeige oder Inbetriebnahme-Anzeige für eine Ausführungsform der Erfindung, insbesondere an Instrumente, Instrumente zum Messen typischer physikalischer Parameter angepasst.

Die blauen Interaktions-Knöpfe 5, die am meisten links und am meisten rechts sind, sind Soft-Buttons. Die Funktionalität von Soft-Buttons variiert abhängig von einem Zustand der angezeigten Anwendung. Die zwei Interaktions-/Auswahl-/Erhöhungs-Knöpfe in der Mitte (mit einem nach-oben- 6a und nach-unten-Pfeil 6b) werden typischerweise zum Auf- und Ab-Scrollen in einer Liste unterschiedlicher Optionen wie auch zur Zahlenanpassung verwendet, beispielsweise durch Erhöhen eines Wertes oder Teilwertes nach oben oder nach unten. Die blauen „Soft"-Knöpfe 5a, 5b sind programmierbar, um zu bestimmen, welche Auswahl angezeigt werden können, abhängig von anderen Werten oder Optionen, die auf der visuellen Anzeige zur gleichen Zeit angezeigt werden; man siehe auch für mehr Detail über die exemplarischen Funktionen eines Soft-Tastenknopfes wie es nachfolgend für jeden linken Knopf 5a und rechten Knopf 5b beschrieben wird.

Die 26 zeigen die Optionen innerhalb des Menüs, wenn das „Menü" mit dem linken Soft-Button bedient wird.

Fig. 2: Menü-Option-Anpassen (adjust)

Oben rechts in der Anzeige wird gezeigt, dass „Anpassen" (Adjust) Posten 1 auf der Menü-Liste ist. Auswählen von „Auswählen" aktiviert Anpassungs-Optionen für das Instrument, siehe 7 für Details, Aussteigen von hier bringt den Nutzer zu der Öffnen-Anzeige.

Fig. 3: Menü-Option-Vorrichtung (device)

Oben rechts in der Anzeige wird zeigt, dass „Vorrichtung" (Device) Posten 2 auf der Menüliste ist. Auswählen „Auswählen" zeigt Vorrichtungs-Optionen für das Instrument an, Aussteigen bringt den Nutzer von hier zu der Öffnen-Anzeige.

Fig. 4: Menü-Option-Alarm (alarm)

Oben rechts von der Anzeige wird angezeigt, dass „Alarm" (Alarm) Posten 3 auf der Menüliste ist. Auswählen „Auswählen" greift auf Alarmoptionen zu, siehe Alarmzustand, Re-Set-Alarm und so weiter: Einstellen oder Verändern von Alarm für dieses Instrument, Aussteigen bringt den Nutzer zu der Öffnungs-Anzeige von hier zurück.

Fig. 5: Menü-Option-Anzeige (display)

Oben rechts von der Anzeige wird angezeigt, dass „Anzeige" (Display) Posten 4 auf der Menü-Liste ist. Auswählen von „Auswählen" aktiviert Anzeige-Optionen für das Instrument, Aussteigen von hier bringt den Nutzer zu der Öffnen-Anzeige.

Fig. 6: Menü-Option-Kommunikation (cmmunication)

Unter „Menü" gibt es fünf Optionen: Anpassen, Vorrichtung, Alarm, Anzeige und Kommunikation. Man beachte wie die Soft-Buttons ihre Funktion abhängig von den gewählten Funktionen aus den möglichen Funktionen von Anpassen, Vorrichtung, Alarm, etc. verändern.

Auswählen von „Anpassen" resultiert beispielsweise in einer Ansicht mit vier Optionen (siehe 6).

Fig. 7: Menü-Anpassen (Adjust)

Weiter zu Anpassen „Einstellen 0 %", wobei der Nutzer „Auswählen" drückt und 7 die resultierende Anzeige darstellt. Man beachte hier, dass oben rechts von der Anzeige zeigt, dass „Anzeige" (Display) Posten 4 der Menüliste ist. Auswählen von „Auswählen" hat Anpassen für das Instrument angezeigt. Auswählen „Zurück" (Back) unten rechts der Anzeige bringt den Nutzer einen Schritt zu der Anpassen-Menüoptionsanzeige von 2 zurück.

Fig. 8: Menü-Anpassen-Einstellen (Set) 0 %

Der Nutzer sieht unmittelbar den Status nach Einstellen auf 0 %, was „000.0" ist. Man beachte hier, dass oben rechts der Anzeige noch immer Anpassen zeigt und dass es Posten 3 auf der Menüliste ist. Auswählen „Editieren", würde dem Nutzer erlauben, diesen Wert zu editieren, siehe 9 unten, und Auswählen von „Zurück" unten rechts von der Anzeige wird den Nutzer einen Schritt zum der Anpassen-Menüoptionsanzeige von 2 zurückbringen.

Die 8 stellt dar, wie sich die Anzeige ändert, wenn der linke Soft-Button „Editieren" verwendet wird. 12: Menü-Anpassen-Einstellen 0 % -Editieren. Der Nutzer kann jetzt die „nach oben" und „nach unten" Pfeile kombiniert mit dem rechten Soft-Button verwenden, um die Einstellung zu ändern. Die 8 stellt dar, wie der Nutzer den Wert auf 86,2 editiert hat.

9 zeigt, wie sich die Anzeige von 9 ändert, wenn der Nutzer den linken „OK"-Soft-Button gedrückt hat. 13: Menü-Anpassen-Einstellen 0 % In der Menüstruktur ist der Nutzer jetzt ein Niveau hinten, kann aber den Status der Anpassung sehen.

Zurückgehen zu dem Menü und Auswählen von „Alarm", wobei 10 die Anzeige zeigt.

Fig. 11: Fig. 14: Menü-Alarm

Der Nutzer kann zwischen „Hoch" und „Tief" ändern, indem er „Auf"- und „Ab"-Tasten wählt. Auswählen von „Hoch" ergibt die Anzeige, die in 11 dargestellt ist. 12: 15 zeigt eine Anzeige von Menü-Alarm-Alarmtyp

Navigationsstruktur

Zuerst begegnet der Nutzer einer Inbetriebnahme-Anzeige von wo er in das Menü gehen kann (dies stellt nur ein Beispiel dar, wie es implementiert werden kann).

Navigationsstruktur:

  • – Menü
  • o Anpassen
  • • 0 % bekommen
  • • 100 % bekommen
  • • 0 % einstellen
  • – Editieren 000.0
  • • 100 % einstellen
  • o Vorrichtung
  • o Alarm
  • • Alarmtyp editieren: hoch/niedrig
  • o Anzeige
  • o Kommunikation

13 ist eine Übersicht der Navigationsstruktur-Schnittstelle, wo die flache Struktur oder Logik Zugang zu Optionen liefert, so dass Navigation auf eine geringe Anzahl von Schichten begrenzt ist. Ein Nutzer kann auf eine Option durch eine minimale Anzahl von Auswahlschritten zugreifen. 13: Übersicht der Menünavigationsstruktur

Soft-Tastenknöpfe

In dem gegebenen Beispiel, weist die linke Softtaste die folgenden Funktionen auf:

  • – Menü
  • – Auswählen
  • – Editieren
  • – OK

Die rechte Soft-Taste weist die folgenden Funktionen in diesem Beispiel auf:

  • – Nächster
  • – Aussteigen
Zurück

Eine Navigationsstruktur für die Antriebsausführungsform ist auch eine Logik mit wenigen Niveaus wie die Instrumentierungs-Ausführungsform.

Die 15 zeigt ein schematisches Diagramm für eine Verbindung einer Motorsteuerung mit einem Feldbus-Netzwerk. Die Figur zeigt ein Datennetzwerk 51 eines Steuerungssystems und einen Computer oder eine Workstation 53, die mit dem Steuerungssystem verbunden ist. Das Steuerungssystem umfasst eine Bank von Steuerungen 52 und einen Feldbus 54, mit welchem drei der Soft-Starter-Steuerungen für einen digitalen Austausch von Daten zwischen den Motorsteuerungen und dem Steuerungssystem verbunden sind. Die Verbindung wird durch Feldbus-Stecker 5511, 5611, 5711 in dem Feldbus-Sockel des Soft-Starters hergestellt. Auf die gleiche Weise kann ein Instrument mit einer HMI gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Datennetzwerk verbunden sein. Somit können Instrumente mit der HMI auf exakt die gleiche Weise wie die Motorsteuerungen 55, 56, 57 verbunden sein, welche einen seriellen Standard- und/oder Daten-Anschluss von irgendeiner anderen Art, so wie eine Feldbus-Verbindung, verwenden.

Die 16 zeigt ein Blockdiagramm von Komponenten eines Systems welches in dem Soft-Starter einer Motorsteuerung enthalten ist. Auf die gleiche Weise kann ein Instrument mit einer HMI gemäß einer Ausführungsform der Erfindung jene Elemente enthalten, die vorhergehend beschrieben worden sind, und kann auch ein Verarbeitungsmittel 21 enthalten und kann auch Speichermittel 22 enthalten. Die Funktionen, die zur Zeit der Auswahl angezeigt werden, werden auch mittels des Mikroprozessors angezeigt, siehe 16, sodass die verfügbaren Auswahloptionen auf Anzeigemitteln 4 durch Programmmittel angezeigt werden, die durch den Mikroprozessor betrieben werden und wobei die Auswahloptionen, die im Moment gemacht werden, in den Speichermitteln 22 gespeichert werden. Die Anzeige ist vorzugsweise eine LCD (Liquid Crystal Display, Flüssigkristallanzeige) kann aber irgendein anderes Mittel, Vakuumröhrenanzeige, Plasmaschirm, Pixelanzeige etc. sein und/oder kann berührungsempfindliche Bildschirmmaterialien beinhalten.

Eine Konfiguration kann auch durch Verwenden schnurloser Mittel, so wie eines IR- oder Bluetooth-ausgestatteten Computers, Mobiltelefons oder PDA oder einer anderen mobilen Computervorrichtung ausgeführt werden. Ein schnurloser Knoten (wireless node) (nicht dargestellt) kann mit einem Datenanschluss oder dem Feldbus-Netzwerk verbunden sein, damit das Instrument, Soft-Starter oder eine Vorrichtung mittels eines Feldbus-Verbindungselements verbunden ist. Mittels des schnurlosen Knotens, der auf irgendeine Weise mit dem Soft-Starter verbunden ist, kann der Soft-Starter schnurlos konfiguriert sein, indem er die gleichen Verfahren, wie hier beschrieben verwendet. Irgendein schnurloses Protokoll, welches zuverlässige Übertragungen in einer industriellen Umgebung bereitstellen kann, welches Standards oder Protokolle so wie Bluetooth, schnurloses LAN (WLAN) beinhaltet, kann verwendet werden. Für die Kommunikation können weitere Anforderungen durch die Feldbusse oder anderen Teile des Steuerungssystems eingeführt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beruht die verwendete Kommunikationstechnologie auf dem Bluetooth-System. Die Tatsache, das der Bereich einer Bluetooth-Vorrichtung auf ungefähr 10 m beschränkt ist, kann in Umgebungen mit vielen Funkvorrichtungen vorteilhaft sein oder Bereichen, wo es sehr wichtig ist, die Funkinterferenz-Niveaus so niedrig wie möglich zu halten.

Die Kommunikationen von dem Instrument, einem Soft-Starter, einem Antrieb oder einer Antriebssteuerung mittels eines Datennetzwerks umfassen auch ein Computer-Datensignal. Das Computer-Datensignal zur Konfiguration und/oder Steuerung und/oder Betreiben einer Motorsteuerung, ist beispielsweise angeordnet, um eine Steuerung und ein Soft-Starten bei einem oder mehreren Elektromotoren bereitzustellen, welches in einer Trägerwelle eingebettet ist. Das Datensignal erfüllt eines oder mehrere Formate, die beispielsweise als eine XML-Datei formatiert sind und beinhaltet Mittel, um den sendenden Soft-Starter und die Datenart, so wie Anzahl von Starts, gespeicherte Ereignisse, gespeicherte Alarme, konfigurierter Überlastungsschutz etc. für die Motorsteuerung zu identifizieren.

Der Mikroprozessor (oder Prozessoren) des Soft-Starters, der Vorrichtung oder des Instruments umfasst mindestens eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU, welche die Schritte eines Verfahrens ausführt. Dies wird mit Hilfe eines oder mehrerer Computerprogramme ausgeführt, die in mindestens einem Teil in einem Speicher, welcher dem Prozessor zugänglich ist, gespeichert sind. Es soll verstanden werden, dass die Computerprogramme auf einem oder mehreren industriellen Mikroprozessoren oder Computern anstatt auf speziell angepassten Computer laufen können.

Das Computerprogramm umfasst Computerprogramm-Codeelemente oder Software-Codeabschnitte, was den Computer veranlasst, ein Verfahren auszuführen, wobei Gleichungen, Algorithmen, Daten und Berechnungen, die vorhergehend beschrieben worden sind, verwendet werden. Ein Teil des Programms kann in einem Prozessor wie vorhergehend gespeichert werden, aber auch in einem ROM, RAM, PROM EPROM oder EEPROM-Chip oder ähnlichen Speichermitteln. Das Programm kann teilweise oder als ganzes auf oder in einen oder einem anderen passenden Computerlesbaren Medium, wie einer Magnetscheibe, CD-ROM oder DVD-Scheibe, Harddisk, magnetooptischen Speicherspeicherungsmitteln, in einem löschbaren Speicher, in einem Flash-Speicher, als Firmware oder auf einem Datenserver gespeichert werden. Entfernbare Speichermedien, so wie entfernbare Festplattenlaufwerke, Blasenspeicher-Vorrichtungen, Flash-Speichervorrichtungen und kommerziell erhältliche geschützte entfernbare Medien, so wie der Sony-Speicherstick und Speicherkarten für Digitalkameras, Videokameras und der gleichen können auch verwendet werden.

Die beschriebenen Computerprogramme können auch teilweise als eine verteile Anwendung angeordnet sein, welche auf mehreren unterschiedlichen Computer oder Computersystemen zur mehr oder weniger gleichen Zeiten laufen kann.

In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der HMI als berührungsempfindlicher Bildschirm (touch-screen) ausgeführt sein. In diesem Fall, können Textzeilen oder Bilder, die in der Anzeige 4 der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet sind, und die Auswahl-, Navigationsknöpfe 5a, b und 6a, b jeder als Bilder auf einem Touchscreen ausgeführt sein. Eine Konfiguration kann gemäß dem gleichen Verfahren ausgeführt werden aber mittels der Berührungsteile des Bildschirms anstatt der Druckknöpfe, oder durch Klicken mit einer Computermaus oder einer anderen Zeige-/Auswahl-Vorrichtung.

Die Client-Anwendungen der HMI können als ein dünner Client implementiert sein, der ein strukturiertes Textdokument oder eine Datei verwendet, um irgendeine CIM/XML-Information, -Argumente, -Variablen, -Adressen, -Verbindungen, abbildbare Objekte, ausführbare Anwendungen oder kleine Anwendungen (applets), oder beispielsweise ein HTML- oder anderes WWW-basiertes oder HTML-Ableitungsprotokoll oder XML-Protokoll darzustellen. Das strukturierte Textdokument oder Dateiformat erledigt eine Handhabung einer graphischen Nutzeranzeige und von Aktivierungsfunktionen des HMI-Client. Aktivierungsfunktionen beziehen sich auf Funktionen in der Web-Seite oder Web-Client-Anzeige, die durch ausführbare Anwendungen oder kleine Programme (applets) ausgeführt wird, die als Java (T M) oder ähnliches implementiert sind. Mittels einer solchen dünnen Client-Version der HMI mit einer wie vorhergehend beschriebenen Architektur, kann ein Nutzer oder ein Techniker Status oder Daten prüfen, einen Parameter konfigurieren, Einstellungspunkte verändern und/oder Fernbefehle zu irgendeinem Objekt erteilen, für welches er/sie die Autorität mittels der Navigationsschnittstelle hat.


Anspruch[de]
Messinstrument zum Messen physikalischer Parameter eines Durchfluss-, eines Temperatur- oder eines Druckmessgerätes in einer Industrie-, Gewerbe- oder elektrischen Leistungs-Anwendung, umfassend eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Steuerung und Konfiguration des Instruments, wobei die Mensch-Maschine-Schnittstelle eine visuelle Anzeige und Auswahlmittel umfasst, die der visuellen Anzeige zugehörig sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mensch-Maschine-Schnittstelle umfasst:

Mittel (4) um eine oder mehrere Funktionen des Instruments visuell darzustellen, und Auswahlmittel (5, 6) zum Auswählen oder schrittweisen Erhöhen eines Wertes, der durch die visuellen Anzeige angezeigt wird.
Messinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlmittel Mittel zum Auswählen einer Einstellung oder einer Option aus einer von zwei vertikalen Positionen umfassen. Messinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswahlmittel, zum Auswählen der einen oder mehreren so angezeigten Funktionen und/oder zum Navigieren zu einer anderen Funktion oder Menüoption, um einen Wert oder eine abhängige Aktion auszuwählen, entweder ein Auswahlmittel (5) zur Menünavigation oder ein Auswahlmittel (6) zum Auswählen eines Betriebsvorganges und/oder eines Parameters oder Wertes ist. Messinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlmittel Mittel zum Auswählen eines von zwei oder mehr Auswahlmitteln (5) umfassen, wobei die Funktion von jedem dieser abhängig von der anderen Information ist, die momentan von der Anzeige (4) angezeigt wird. Messinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlmittel Mittel zum Auswählen einer Option umfassen, um ein Menü in einer Position in dem mittleren, dem unteren Teil oder dem oberen Teil der Anzeige zu aktivieren. Messinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument einen oder mehrere Datenanschlüsse umfasst, die zu einer seriellen Datenübertragung (12a) in der Lage sind. Messinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument eine oder mehrere Verbindungen für einen Feldbus (11) umfasst. Messinstrument gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument eine oder mehrere Verbindungen für ein Datennetzwerk umfasst, welches mit einem Ethernet-Standard kompatibel ist. Messinstrument gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument einen schnurlosen Knoten für eine schnurlose Kommunikation mit dem Messinstrument umfasst. Messinstrument gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument einen schnurlosen Knoten für schnurlose Kommunikation umfasst, wobei schnurlose Mittel, so wie ein IR- oder Bluetooth-ausgestatteter Computer, ein Mobiltelefon oder PDA oder eine andere mobile Computervorrichtung mit dem Messinstrument verwendet werden. Messinstrument gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument durch Auswählen einer Option mittels eines Auswählens einer Darstellung eines Nach-oben-Auswahlknopfes (6a) oder eines Nach-unten-Auswahlknopfes (6b) auf einem Computeranzeigeschirm einer Computervorrichtung betriebsfähig ist, die mittels eines Datenanschlusses oder einer Feldbus-Verbindung (11) mit dem Messgerät verbunden ist. Messinstrument gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument betriebsfähig durch Auswählen einer Option mittels eines Auswählens einer Darstellung eines Soft-Auswahl-Knopfes (5a, 5b) auf einem Computer-Anzeigeschirm einer Computervorrichtung angeordnet ist, die mittels eines Datenanschlusses oder einer Feldbus-Verbindung verbunden ist. Messinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument eines oder mehrere Speichermittel zum Verarbeiten von Daten umfasst. Messinstrument gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument eines oder mehrere Speichermittel (22) zum Speichern von Daten von einer Konfiguration und/oder Daten von Messungen und Betriebsvorgängen umfasst. Computerprogramm, umfassend Computer-Codemittel und/oder Software-Codeabschnitte, um einen Computer oder Prozessor zum Ausführen von Schritten zu veranlassen, wobei die Codemittel bestimmt sind zum Konfigurieren eines Messinstruments zum Messen physikalischer Parameter eines Durchfluss-, eines Temperatur- oder eines Druck-Messgerätes in einer Industrie-, Gewerbe- oder elektrischen Leistungs-Anwendung, umfassend eine Mensch-Maschine-Schnittstelle zur Steuerung und Konfiguration des Messinstruments, aufweisend

– Codeabschnitte zum Darstellen einer oder mehrerer Funktionen des Messinstruments und einer oder mehrerer Menüoptionen auf einer visuellen Anzeige (4) der Antriebssteuerung,

– Codeabschnitte zum Auswählen einer oder mehrerer Funktionen des Messinstruments durch Aktivieren eines Auswahlmittels (5) aus einer Vielzahl von Auswahlmitteln, die der visuellen Anzeige (4) zugehörig sind, um eine Menüoption zu navigieren oder auszuwählen und/oder ein Auswahlmittel (6) zu aktivieren, um eine Aktion oder einen Parameter oder Wert auszuwählen.
Computerprogramm-Produkt gemäß Anspruch 15, welches in einem oder mehreren computerlesbaren Medien enthalten ist. Computerdatensignal zum Konfigurieren eines Messinstruments, zum Messen physikalischer Parameter eines Durchfluss-, eines Temperatur- oder eines Druck-Messgerätes in einer Industrie-, Gewerbe- oder elektrischen Leistungs-Anwendung, das in einer Trägerwelle enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal eine oder mehrere konfigurierte Funktionen und/oder gemessene Werte umfasst, die auf einer Anzeigeeinheit (4) des Messinstruments anzeigbar sind. Computerdatensignal gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet dass das Computerdatensignal mittels einem schnurlosen Kurzstreckenmittel gemäß eines Standards übermittelt wird, so wie einer von: Bluetooth, WLAN, WiFi, WiMax oder ähnlichem. Graphische Nutzerschnittstelle für ein Messinstrument zum Messen physikalischer Parameter eines Durchfluss-, Temperatur- oder eines Druckmessgerätes in einer Industrie-, Gewerbe- oder elektrischen Leistungs-Anwendung und zum Anzeigen von Konfigurationsfunktionen, Menüoptionen und Parametereinstellungen für das Messinstrument, gekennzeichnet durch Umfassen einer visuellen Anzeige (4) von Menüoptionen und/oder gemessenen Werten für das Messinstrument und Auswahlmittel (5, 6), die der graphischen Nutzerschnittstelle zugehörig angeordnet sind. Graphische Nutzerschnittstelle gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Darstellung der visuellen Anzeige (4) jeder Vorrichtung und der Auswahlmittel (5, 6) jeder Vorrichtung in einer graphischen Nutzerschnittstelle auf einem Computer-Anzeigeschirm einer Computervorrichtung (53) vorhanden ist. Graphische Nutzerschnittstelle gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Computervorrichtung eine tragbare Computervorrichtung ist, die irgendeinen von der Liste enthält, die besteht aus: IR- oder Bluetooth-ausgestatteter Computer, Mobiltelefon oder PDA oder eine andere mobile Computervorrichtung. Graphische Nutzerschnittstelle gemäß irgendeinem der Ansprüche 19–21, dadurch gekennzeichnet, dass die angezeigten Konfigurationsdatenwerte angeordnet werden, um bei Aktivierung eines Teils der grafischen Darstellung der visuellen Anzeige (4) oder der Auswahlmittel (5, 6) von jeder Vorrichtung angezeigt zu werden unter Verwendung einer Computer-Maus, eines Touch-Screens, eines Stiftes, eines Tastenfeldes, einer Tastatur oder eines anderen Computeranzeige-Auswahlmittels.






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