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Die Erfindung betrifft eine pneumatische Automationsvorrichtung, umfassend einen Führungsabschnitt zum Führen von Druckluft.
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Die
WO 2021/148268 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Identifizieren und/oder Detektieren eines Zustands eines Luftfilters.
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Die
DE 10 2018 208 880 A1 betrifft ein Verfahren zum Erfassen eines Zustands zumindest eines Filterelements.
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Die
DE 10 2018 133 316 B4 betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik.
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Die
DE 10 2020 204 137 A1 betrifft eine Vorrichtung für die Erfassung eines Zustands eines Filtermittels.
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Die
DE 10 2018 212 097 B4 betrifft ein Feldgerät zur Erfassung einer Prozessmessgröße, welches insbesondere als Füllstandsmessgerät zur Erfassung eines Füllstandes eines Mediums ausgeführt ist.
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Die
DE 10 2020 201 300 B4 betrifft ein Pneumatiksystem zur Bereitstellung von Druckluft an einen Druckluftverbraucher, mit einem Druckluftverbraucher und mit einer Ventilanordnung, die zur Beeinflussung eines Fluidstroms von einer Druckluftquelle zum Druckluftverbraucher ausgebildet ist, sowie mit einer der Ventilanordnung zugeordneten Sensoranordnung, die zur Erfassung einer Funktionszustandsänderung der Ventilanordnung und zur Bereitstellung eines von der Funktionszustandsänderung abhängigen Sensorsignals ausgebildet ist und die mit einer Steueranordnung verbunden ist, die zur Auswertung des Sensorsignals und zur Bereitstellung eines Steuersignals an die Ventilanordnung ausgebildet ist, wobei die Sensoranordnung einen Beschleunigungssensor umfasst, der mit der Ventilanordnung gekoppelt ist und dass die Steueranordnung für eine Erfassung einer Ventilendstellung anhand des von der Funktionszustandsänderung abhängigen Sensorsignals ausgebildet ist, wobei die Ventilanordnung einem als Blasform ausgebildeten Druckluftverbraucher zugeordnet ist, wobei die Blasform für die Herstellung von Kunststoffhohlkörpern ausgebildet ist und wobei die Ventilanordnung zur Belüftung und Entlüftung des Druckluftverbrauchers ausgebildet ist.
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Die
DE 10 2010 006 429 A1 betrifft betrifft ein Coriolis-Massendurchflussmessgerät sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Coriolis-Massendurchflussmessgeräts. Das Gerät umfasst mindestens ein Messrohr, welches von einem Medium durchströmt wird, einen Versteifungsrahmen, durch welchen das mindestens eine Messrohr gehalten wird, mindestens eine Erregeranordnung, mindestens zwei Schwingungsaufnehmer und eine Auswerteeinrichtung. Zur Eigendiagnose während des Betriebs des Geräts ist dieses zusätzlich mit einem Beschleunigungssensor versehen, der ein Beschleunigungssignal für die Auswerteeinrichtung erzeugt. Diese überwacht das Beschleunigungssignal auf Einhalten eines vorbestimmten Kriteriums und gibt ein Signal zur Anzeige eines Fehlerzustands aus, falls dieses Kriterium nicht erfüllt ist. Damit können zu hohe externe Vibrationen, pulsierende Medienströmungen, Zweiphasenströmungen sowie Asymmetrien der Messrohre als Fehlerzustände zuverlässig detektiert werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine einfach herstellbare Möglichkeit zu schaffen, mit der pneumatischen Automationsvorrichtung einen auf die Druckluft bezogenen Druckwert und einen auf die Druckluft bezogenen Durchflusswert zu bestimmen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die pneumatische Automationsvorrichtung gemäß Anspruch 1. Die pneumatische Automationsvorrichtung umfasst einen mit dem Führungsabschnitt schwingungsgekoppelten Beschleunigungssensor zur Bereitstellung eines Beschleunigungssignals, das durch einen Fluss der Druckluft bewirkte Schwingungen des Führungsabschnitts abbildet. Die pneumatische Automationsvorrichtung umfasst ferner eine Rechnereinheit, die ausgebildet ist, auf Basis des Beschleunigungssignals und unter Verwendung eines Machine-Learning-Modells sowohl einen auf die Druckluft bezogenen Druckwert als auch einen auf die Druckluft bezogenen Durchflusswert zu berechnen.
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Konventionell sind für die Bestimmung des Druckwerts und des Durchflusswerts zwei Sensoren erforderlich: ein Drucksensor für die Bestimmung des Druckwerts und ein Durchflusssensor für die Bestimmung des Durchflusswerts. Erfindungsgemäß können sowohl der Druckwert als auch der Durchflusswert mit einem einzelnen Sensor - dem Beschleunigungssensor - bestimmt werden. Folglich sind weniger Sensoren erforderlich, so dass die pneumatische Automationsvorrichtung einfacher herstellbar ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Wartungsaufbau zur Druckluftaufbereitung eines pneumatischen Systems, umfassend die pneumatische Automationsvorrichtung.
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Die Erfindung betrifft ferner ein pneumatisches System, umfassend eine Druckluft-Quelle, den Wartungsaufbau sowie eine pneumatische Maschine, die über den Wartungsaufbau pneumatisch mit der Druckluft-Quelle verbunden ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb der pneumatischen Automationsvorrichtung, des Wartungsaufbaus oder des pneumatischen Systems, umfassend die Schritte: Bereitstellen des Beschleunigungssignals und Berechnen, unter Verwendung des Machine-Learning-Modells, des Druckwerts und des Durchflusswerts auf Basis des Beschleunigungssignals.
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Weitere exemplarische Details sowie beispielhafte Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines pneumatischen Systems,
- 2 eine schematische Darstellung einer als Filtergerät ausgebildeten pneumatischen Automationsvorrichtung,
- 3 eine schematische Darstellung einer pneumatischen Automationsvorrichtung mit einem als Rohrabschnitt ausgebildeten Führungsabschnitt,
- 4 eine schematische Darstellung einer pneumatischen Automationsvorrichtung mit einem als Winkelabschnitt ausgebildeten Führungsabschnitt,
- 5 eine schematische Darstellung einer pneumatischen Automationsvorrichtung mit einem als Verjüngungsabschnitt ausgebildeten Führungsabschnitt.
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Die 1 zeigt ein pneumatisches System 1. Das pneumatische System 1 ist insbesondere ein industrielles pneumatisches System, beispielsweise ein pneumatisches System für die Industrieautomation. Das pneumatische System 1 umfasst zweckmäßigerweise eine Druckluft-Quelle 2 (beispielsweise einen Kompressor), einen Wartungsaufbau 3 und/oder eine pneumatische Maschine 4. Die pneumatische Maschine 4 ist über den Wartungsaufbau 3 pneumatisch mit der Druckluft-Quelle 2 verbunden. Für den Betrieb der pneumatischen Maschine 4 benötigte Druckluft wird der pneumatischen Maschine 4 von der Druckluft-Quelle 2 über den Wartungsaufbau 3 zugeführt.
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Der Wartungsaufbau 3 kann vorzugsweise auch für sich genommen - also insbesondere ohne die weiteren Komponenten des pneumatischen Systems 1 - bereitgestellt sein. Der Wartungsaufbau 3 dient zur Druckluftaufbereitung des pneumatischen Systems 1, insbesondere zur Aufbereitung der Versorgungs-Druckluft des pneumatischen Systems 1. Der Wartungsaufbau 3 umfasst exemplarisch einen pneumatischen Eingang 10, beispielsweise einen Schlauchanschluss, über den der Wartungsaufbau 3 (insbesondere über einen ersten Schlauch 11) an der Druckluft-Quelle 2 angeschlossen ist und/oder einen pneumatischen Ausgang 12, beispielsweise einen Schlauchanschluss, über den die pneumatische Maschine 4 (insbesondere über einen zweiten Schlauch 13) an dem Wartungsaufbau 3 angeschlossen ist. Der Wartungsaufbau 3 umfasst eine pneumatische Automationsvorrichtung 5 sowie vorzugsweise wenigstens eine mit der pneumatischen Automationsvorrichtung 5 pneumatisch verbundene Funktionseinheit 6. Exemplarisch sind mehrere Funktionseinheiten 6 vorhanden. Zweckmäßigerweise sind die Funktionseinheiten 6 und die pneumatische Automationsvorrichtung 5 pneumatisch in Reihe geschaltet. Insbesondere umfasst der Wartungsaufbau 3 als Funktionseinheiten 6 (oder als die Automationsvorrichtung 5), ein Druckregelventil, ein Einschaltventil, ein Druckaufbauventil, einen Druckluft-Filter, einen Druckluft-Trockner und/oder einen Druckluft-Öler.
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Optional umfasst das pneumatische System 1 eine Steuereinrichtung 7, die beispielsweise eine übergeordnete Steuerung, insbesondere eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) umfasst. Die Steuereinrichtung 7 dient beispielsweise zur Steuerung und/oder Diagnose des pneumatischen Systems, insbesondere des Wartungsaufbaus 3 und/oder der pneumatischen Maschine 4. Optional kann die Steuereinrichtung 7 als Cloud-Server ausgeführt sein oder einen Cloud-Server umfassen. Ferner kann die Steuereinrichtung 7 als Mobilgerät (beispielsweise ein Smartphone oder Tablet-Computer) ausgeführt sein oder ein Mobilgerät umfassen. Ferner kann die Steuereinrichtung 7 eine Kommunikationseinheit umfassen, die kommunikativ mit dem Wartungsaufbau 3, insbesondere der pneumatischen Automationsvorrichtung 5, verbunden ist.
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Die pneumatische Maschine 4 umfasst exemplarisch eine Ventilvorrichtung 8 und/oder einen pneumatischen Aktor 9. Exemplarisch wird dem pneumatischen Aktor 9 die von der Druckluft-Quelle 2 bereitgestellte (und über den Wartungsaufbau 3 geleitete Druckluft) über die Ventilvorrichtung 8 zugeführt. Rein exemplarisch umfasst der pneumatische Aktor 9 einen pneumatischen Antriebszylinder.
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Die 2 bis 5 zeigen exemplarische Ausführungsformen der pneumatischen Automationsvorrichtung 5. Soweit nicht anders angegeben, gelten die nachfolgenden Erläuterungen vorzugsweise für sämtliche Ausführungsformen der pneumatischen Automationsvorrichtung 5.
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Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 kann für sich genommen - also insbesondere ohne die weiteren Komponenten des Wartungsaufbaus 3 und/oder des pneumatischen Systems 1 bereitgestellt sein. Optional kann die pneumatische Automationsvorrichtung 5 für sich genommen den Wartungsaufbau 3 darstellen - also insbesondere pneumatisch zwischen die Druckluft-Quelle 2 und die pneumatische Maschine 4 geschaltet sein.
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Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 dient zweckmäßigerweise zum Einsatz in der Industrieautomation. Bevorzugt dient die pneumatische Automationsvorrichtung 5 zur Verwendung in dem Wartungsaufbau 3 (der zur Druckluftaufbereitung des pneumatischen Systems 1 dient).
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Optional umfasst die pneumatische Automationsvorrichtung 5 ein Gehäuse 14, das insbesondere das Außengehäuse der pneumatischen Automationsvorrichtung 5 darstellt. Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 umfasst einen (insbesondere am Gehäuse 14) angeordneten Druckluft-Eingang 15, der beispielsweise als Schlauchanschluss ausgeführt ist. Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 umfasst ferner einen (vorzugsweise am Gehäuse 14) angeordneten Druckluft-Ausgang 17, der beispielsweise als Schlauchanschluss ausgeführt ist. Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 umfasst zweckmäßigerweise ferner einen (insbesondere im Gehäuse 14) angeordneten Druckluft-Kanal 16. Exemplarisch verläuft der Druckluft-Kanal 16 von dem Druckluft-Eingang 15 zu dem Druckluft-Ausgang 17. Exemplarisch ist die pneumatische Automationsvorrichtung 5 mit ihrem Druckluft-Eingang 15 an eine erste Funktionseinheit 6 des Wartungsaufbaus 3 angeschlossen und/oder ist mit ihrem Druckluft-Ausgang 17 an eine zweite Funktionseinheit 6 des Wartungsaufbaus 3 angeschlossen.
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Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 umfasst einen Führungsabschnitt 25 zum Führen von Druckluft. Exemplarisch definiert der Führungsabschnitt 25 den Druckluft-Kanal 16 oder einen Abschnitt des Druckluft-Kanals 16. Beispielsweise bildet der Führungsabschnitt 25 wenigstens eine Kanalwand oder einen Abschnitt einer Kanalwand des Druckluft-Kanals 16.
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Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 umfasst ferner einen Beschleunigungssensor 18, der vorzugsweise mit dem Führungsabschnitt 25 schwingungsgekoppelt ist. Mit der Formulierung, dass der Beschleunigungssensor 18 mit dem Führungsabschnitt 25 „schwingungsgekoppelt“ ist, ist gemeint, dass der Beschleunigungssensor 18 so relativ zum Führungsabschnitt 25 angeordnet und/oder mit diesem gekoppelt ist, dass mechanische Schwingungen des Führungsabschnitts 25 mit dem Beschleunigungssensor 18 erfasst werden können, beispielsweise dadurch, dass die mechanischen Schwingungen auf den Beschleunigungssensor 18 übertragen werden. Beispielsweise ist der Beschleunigungssensor 18 in oder an dem Führungsabschnitt 25 befestigt. Vorzugsweise ist der Beschleunigungssensor 18 an einer Außenseite des Führungsabschnitts 25 angeordnet. Beispielsweise verfügt der Führungsabschnitt 25 über eine erste Seite, insbesondere eine Innenseite, an der die Druckluft geführt wird und die beispielsweise eine Kanalwand des Druckluft-Kanals 16 bildet, sowie über eine zweite Seite, insbesondere die Außenseite, die von der ersten Seite abgewandt ist und/oder an der die Druckluft nicht geführt wird, und der Beschleunigungssensor 18 ist zweckmäßigerweise an der zweiten Seite des Führungsabschnitts 25 angeordnet.
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Exemplarisch verfügt die pneumatische Automationsvorrichtung 5 über eine Elektronikanordnung 30, die vorzugsweise den Beschleunigungssensor 18 umfasst. Optional umfasst die Elektronikanordnung eine Leiterplatte, auf der der Beschleunigungssensor 18 angeordnet ist und/oder ein Elektronik-Gehäuse, in dem der Beschleunigungssensor 18 angeordnet ist. Exemplarisch ist die Elektronikanordnung 30 an dem Führungsabschnitt 25 angeordnet, insbesondere an diesem befestigt, vorzugsweise an der zweiten Seite des Führungsabschnitts 25, insbesondere an der Außenseite.
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Der Beschleunigungssensor 18 dient zur Bereitstellung eines Beschleunigungssignals. Das Beschleunigungssignal bildet Schwingungen des Führungsabschnitts 25 ab, die durch einen Fluss 26 der Druckluft bewirkt werden, insbesondere durch einen Fluss 26 entlang des Führungsabschnitts 25. Der Fluss 26 ist in den Figuren durch Pfeile angedeutet. Exemplarisch verläuft der Fluss 26 durch den Druckluft-Kanal 16, insbesondere von dem Druckluft-Eingang 15 zu dem Druckluft-Ausgang 17. Die durch den Führungsabschnitt 25 fließende Druckluft versetzt den Führungsabschnitt 25 in Schwingungen und diese Schwingungen werden mit dem Beschleunigungssensor 18 erfasst und in das Beschleunigungssignal umgesetzt.
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Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 umfasst ferner eine Rechnereinheit 20, die beispielsweise als Microcontroller ausgebildet ist und insbesondere in dem Gehäuse 14 angeordnet ist. Die Rechnereinheit 20 verfügt über ein Machine-Learning-Modell 27, das zweckmäßigerweise in einem Speicher der Rechnereinheit 20 gespeichert ist. Das Machine-Learning-Modell kann auch als Maschinelles-Lernen-Modell bezeichnet werden und umfasst beispielsweise ein künstliches neuronales Netzwerk.
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Die Rechnereinheit 20 ist ausgebildet, auf Basis des Beschleunigungssignals und unter Verwendung des Machine-Learning-Modells 27 sowohl einen auf die Druckluft bezogenen Druckwert als auch einen auf die Druckluft bezogenen Durchflusswert zu berechnen. Der auf die Druckluft bezogene Druckwert beschreibt vorzugsweise einen Druck der Druckluft in der pneumatischen Automationsvorrichtung 5, insbesondere in dem Druckluft-Kanal 16, beispielsweise an einer vorbestimmten Stelle in dem Druckluft-Kanal 16. Der Druckwert beschreibt beispielsweise einen Absolutdruck oder einen Relativdruck der Druckluft in der pneumatischen Automationsvorrichtung 5. Der Druckwert ist insbesondere kein Differenzdruckwert.
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Optional ist die Rechnereinheit 20 ausgebildet, auf Basis des Beschleunigungssignals und unter Verwendung des Machine-Learning-Modells einen auf die Druckluft bezogenen Differenzdruckwert zu berechnen. Beispielsweise ist der Druckwert der Differenzdruckwert. Alternativ berechnet die Rechnereinheit 20 den Differenzdruckwert zusätzlich zu dem Druckwert. Der Differenzdruckwert beschreibt vorzugsweise eine Druckdifferenz zwischen zwei Drücken der Druckluft in der pneumatischen Automationsvorrichtung 5, insbesondere in dem Druckluft-Kanal 16, beispielsweise zwischen einem ersten Druck der Druckluft an einer ersten vorbestimmten Stelle in dem Druckluft-Kanal 16 und einem zweiten Druck der Druckluft an einer relativ zur ersten vorbestimmten Stelle in Bezug auf den Fluss 26 stromabwärts befindlichen zweiten vorbestimmten Stelle.
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Der auf die Druckluft bezogene Durchflusswert beschreibt vorzugsweise einen Durchfluss, insbesondere einen Massenstrom und/oder einen Volumenstrom, der Druckluft in der pneumatischen Automationsvorrichtung 5, insbesondere in dem Druckluft-Kanal 16, beispielsweise an einer vorbestimmten Stelle in dem Druckluft-Kanal 16.
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Das Machine-Learning-Modell 27 kann insbesondere auf Basis von Trainingsdaten trainiert sein, beispielsweise auf Basis von mittels einem Beschleunigungssensor, einem Drucksensor, einem Durchflusssensor (beispielsweise eines Trainingsaufbaus) erfassten Beschleunigungswerten, Druckwerten und Durchflusswerten und/oder auf Basis von simulierten Trainingsdaten, insbesondere einem simulierten Beschleunigungssignal, simulierten Druckwerten und simulierten Durchflusswerten.
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Zweckmäßigerweise ist die pneumatische Automationsvorrichtung 5, insbesondere die Rechnereinheit 20, ausgebildet, den Druckwert und den Durchflusswert (und optional den Differenzdruckwert) ausschließlich auf Basis des Beschleunigungssignals zu berechnen. Zweckmäßigerweise ist das Beschleunigungssignal die einzige Eingangsgröße, insbesondere die einzige Messgröße, auf deren Basis der Druckwert und der Durchflusswert (und optional der Differenzdruckwert) berechnet werden. Insbesondere verfügt die pneumatische Automationsvorrichtung 5 über keinen Drucksensor und/oder keinen Durchflusssensor, und/oder kein mittels eines Drucksensors und/oder eines Durchflusssensors erfasstes Sensorsignal fließt in die Berechnung des Druckwerts und des Durchflusswerts (und optional des Differenzdruckwerts) mit ein.
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Bevorzugt bildet das Machine-Learning-Modell das Beschleunigungssignal auf den Druckwert und den Durchflusswert ab. Optional bildet das Machine-Learning-Modell das Beschleunigungssignal auf den Druckwert, den Durchflusswert und den Differenzdruckwert ab.
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Zweckmäßigerweise ist die Rechnereinheit 20 ausgebildet, den Druckwert, den Durchflusswert und/oder den Differenzdruckwert wiederholt, insbesondere periodisch, auf Basis des jeweils aktuellen Beschleunigungssignals unter Verwendung des Machine-Learning-Modells zu berechnen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Rechnereinheit 20 ausgebildet, ein Frequenzspektrum des Beschleunigungssignals zu berechnen und das Machine-Learning-Modell bildet das Frequenzspektrum auf den Druckwert und den Durchflusswert (und optional den Differenzdruckwert) ab. Beispielsweise ist die Rechnereinheit 20 ausgebildet, eine Fourier-Transformation des Beschleunigungssignals durchzuführen, um das Frequenzspektrum zu berechnen. Die Rechnereinheit 20 ist ausgebildet, unter Verwendung des Machine-Learning-Modells den Druckwert und den Durchflusswert (und optional den Differenzdruckwert) auf Basis ein- und desselben Frequenzspektrums zu berechnen. Zweckmäßigerweise ist die Rechnereinheit 20 ausgebildet, das Frequenzspektrum wiederholt, insbesondere periodisch, auf Basis des jeweils aktuellen Beschleunigungssignals zu berechnen.
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Bevorzugt umfasst das Beschleunigungssignal eine, zwei oder drei Beschleunigungssignal-Komponenten. Beispielsweise beschreibt jede Beschleunigungssignal-Komponente eine erfasste Beschleunigung in Bezug auf eine andere Raumrichtung. Die Rechnereinheit 20 ist ausgebildet, den Druckwert und den Durchflusswert (und optional den Differenzdruckwert) unter Verwendung des Machine-Learning-Modells (insbesondere ausschließlich) auf Basis der einen Beschleunigungssignal-Komponente, der zwei Beschleunigungssignal-Komponenten oder der drei Beschleunigungssignal-Komponenten zu berechnen.
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Bevorzugt ist die Rechnereinheit 20 ausgebildet, auf Basis des Druckwerts und/oder des Durchflusswerts und/oder des Differenzdruckwerts eine Diagnoseinformation zu berechnen. Die Diagnoseinformation bezieht sich beispielsweise auf einen Zustand, beispielsweise einen Verschleißzustand und/oder einen Verschmutzungszustand, der pneumatischen Automationsvorrichtung 5.
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Optional umfasst die pneumatische Automationsvorrichtung 5 eine (insbesondere am Gehäuse 14 angeordnete) Kommunikationsschnittstelle 22, die insbesondere zur Ausgabe des Druckwerts, des Durchflusswert, des Differenzdruckwerts und/oder der Diagnoseinformation dient. Die Kommunikationsschnittstelle 22 ist insbesondere digital und/oder analog. Exemplarisch ist die pneumatische Automationsvorrichtung 5 über die Kommunikationsschnittstelle 22 mit der Steuereinrichtung 7 verbunden.
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Zweckmäßigerweise umfasst die pneumatische Automationsvorrichtung 5 eine Anzeige 23, beispielsweise eine graphische Anzeige, und/oder eine Bedieneinrichtung 24. Beispielsweise zeigt die pneumatische Automationsvorrichtung 5 über die Anzeige 23 einen oder mehrere Durchflusswerte und/oder Druckwerte und/oder Differenzdruckwerte und/oder die Diagnoseinformation an. Über die Bedieneinrichtung 24 kann ein Benutzer eine Benutzereingabe durchführen.
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Optional ist das pneumatische System 1, insbesondere die pneumatische Automationsvorrichtung 5, ausgebildet, auf Basis des Druckwerts und/oder des Durchflusswerts und/oder des Differenzdruckwerts eine Aktion, eine Steuerung und/oder eine Diagnose durchzuführen.
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Bevorzugt umfasst die pneumatische Automationsvorrichtung 5, der Wartungsaufbau 3 und/oder das pneumatische System 1 keinen Drucksensor und/oder keinen Durchflusssensor. Insbesondere ersetzt die auf dem Beschleunigungssignal beruhende Berechnung des Druckwerts und des Durchflusswerts eine sonst erforderliche Messung des Drucks mit einem Drucksensor und des Durchflusses mit einem Durchflusssensor.
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Im Folgenden soll näher auf die in den 2 bis 5 gezeigten exemplarischen Ausführungsformen der pneumatischen Automationsvorrichtung 5 eingegangen werden.
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Bevorzugt ist die pneumatische Automationsvorrichtung 5 als pneumatisches Filtergerät 5A ausgebildet. Die 2 zeigt ein Beispiel eines solchen Filtergeräts 5A. Die pneumatische Automationsvorrichtung 5 umfasst eine Filterschale 28 und einen in der Filterschale 28 befindlichen Filter 29. Exemplarisch definiert die Filterschale 28 einen insbesondere zylindrischen Schalen-Raum 31, in dem der Filter 29 angeordnet ist. Die Filterschale 28 ist beispielsweise hohlzylindrisch ausgeführt. Der Filter 29 dient dazu, durch das Filtergerät 5A strömende Druckluft zu reinigen. Der Filter 29 umfasst vorzugsweise poröses Material, durch das die Druckluft auf dem Weg von dem Druckluft-Eingang 15 zu dem Druckluft-Ausgang 17 strömt und dadurch gereinigt wird. Exemplarisch ist der Filter 29 hohlzylindrisch.
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Der Führungsabschnitt 25 ist zweckmäßigerweise Teil der Filterschale 28. Insbesondere definiert die Filterschale 28 einen Teil des Druckluft-Kanals 16. Beispielsweise bildet ein Abschnitt einer Innenseite der Filterschale 28 eine Kanalwand oder einen Abschnitt einer Kanalwand des Druckluft-Kanals 16, und die Druckluft strömt zweckmäßigerweise entlang dieser Kanalwand (also entlang der Filterschale 28), exemplarisch bevor die Druckluft den Filter 29 durchläuft.
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Bevorzugt ist die den Beschleunigungssensor 18 aufweisende Elektronikanordnung 30 an der Filterschale 28 angeordnet, insbesondere an einer Außenseite der Filterschale 28. Der Beschleunigungssensor 18 ist mit der Filterschale 28 schwingungsgekoppelt. Der Fluss der Druckluft von dem Druckluft-Eingang 15 zu dem Druckluft-Ausgang 17 versetzt die Filterschale 28 in Schwingungen und der Beschleunigungssensor 18 erfasst diese Schwingungen und stellt gemäß den erfassten Schwingungen das Beschleunigungssignal bereit. Die Rechnereinheit 20 berechnet unter Verwendung des Machine-Learning-Modells 27 den Druckwert und den Durchflusswert (und optional den Differenzdruckwert) auf Basis des Beschleunigungssignals. Der Druckwert beschreibt beispielsweise einen Druck der Druckluft in dem Druckluft-Kanal 16 an einer Stelle vor oder nach dem Filter 29. Der Differenzdruckwert beschreibt beispielsweise eine Differenz zwischen einem Druck der Druckluft in dem Druckluft-Kanal 16 an einer Stelle vor dem Filter 29 und einem Druck der Druckluft in dem Druckluft-Kanal 16 an einer Stelle hinter dem Filter 29.
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Optional ist die Rechnereinheit 20 ausgebildet, auf Basis des Druckwerts, des Durchflusswerts und/oder des Differenzdruckwerts einen Verschleiß- und/oder Verschmutzungszustand des Filters 29 zu bestimmen und beispielsweise über die Kommunikationsschnittstelle 22 und/oder die Anzeige 23 auszugeben
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Die 3 zeigt eine weitere exemplarische Ausführungsform der pneumatischen Automationsvorrichtung 5. Bei dieser Ausführungsform ist der Führungsabschnitt 25 ein Rohrabschnitt 25B, exemplarisch ein gerader Rohrabschnitt. Der Fluss 26 der Druckluft verläuft innen durch den Rohrabschnitt 25B von dem Druckluft-Eingang 15 zu dem Druckluft-Ausgang 17. Die den Beschleunigungssensor 18 aufweisende Elektronikanordnung 30 ist außen an dem Rohrabschnitt 25B angeordnet, so dass der Beschleunigungssensor 18 mit dem Rohrabschnitt 25B schwingungsgekoppelt ist und die durch den Fluss 26 verursachten Schwingungen des Rohrabschnitts 25B auf den Beschleunigungssensor 18 übertragen und von diesem erfasst werden können.
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Die 4 zeigt eine weitere exemplarische Ausführungsform der pneumatischen Automationsvorrichtung 5. Bei dieser Ausführungsform ist der Führungsabschnitt 25 ein Winkelabschnitt 25C, exemplarisch mit einem Winkel von 90 Grad. Der Winkelabschnitt 25C umfasst einen ersten (insbesondere geraden) Rohrabschnitt 32C und einen zweiten (insbesondere geraden) Rohrabschnitt 33C. Die beiden Rohrabschnitte 32C, 33C laufen unter einem Winkel, beispielsweise 90 Grad, zusammen und bilden zusammen den Winkelabschnitt 29C. Der Fluss 26 der Druckluft verläuft innen durch den Winkelabschnitt 29C, insbesondere den ersten Rohrabschnitt 32C und den zweiten Rohrabschnitt 33C, von dem Druckluft-Eingang 15 zu dem Druckluft-Ausgang 17. Die den Beschleunigungssensor 18 aufweisende Elektronikanordnung 30 ist außen an dem Winkelabschnitt 25C, exemplarisch dem ersten Rohrabschnitt 32C, angeordnet, so dass der Beschleunigungssensor 18 mit dem Winkelabschnitt 25C, insbesondere dem ersten Rohrabschnitt 32C, schwingungsgekoppelt ist und die durch den Fluss 26 verursachten Schwingungen des Winkelabschnitts 25C, insbesondere des ersten Rohrabschnitts 32C, auf den Beschleunigungssensor 18 übertragen und von diesem erfasst werden können. Der zweckmäßigerweise von der Rechnereinheit 20 berechnete Differenzdruckwert beschreibt beispielsweise eine Differenz zwischen einem Druck der Druckluft in dem Druckluft-Kanal 16 in dem ersten Rohrabschnitt 32C und einem Druck der Druckluft in dem Druckluft-Kanal 16 in dem zweiten Rohrabschnitt 33C.
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Die 5 zeigt eine weitere exemplarische Ausführungsform der pneumatischen Automationsvorrichtung 5. Bei dieser Ausführungsform ist der Führungsabschnitt 25 ein Verjüngungsabschnitt 25D. Im Verjüngungsabschnitt 25D verjüngt sich der Durchmesser des Druckluft-Kanals 16 von einem ersten Durchmesser zu einem zweiten Durchmesser. Der Verjüngungsabschnitt 25D umfasst einen ersten (insbesondere geraden) Rohrabschnitt 32D und einen zweiten (insbesondere geraden) Rohrabschnitt 33D. Der zweite Rohrabschnitt 33D weist einen kleineren Durchmesser auf als der erste Rohrabschnitt 32D. Die beiden Rohrabschnitte 32D, 33D sind über einen Verbindungsabschnitt 34 miteinander verbunden. Der Fluss 26 der Druckluft verläuft innen durch den Verjüngungsabschnitt 25D, insbesondere den ersten Rohrabschnitt 32D, den Verbindungsabschnitt 34 und den zweiten Rohrabschnitt 33D, von dem Druckluft-Eingang 15 zu dem Druckluft-Ausgang 17. Die den Beschleunigungssensor 18 aufweisende Elektronikanordnung 30 ist außen an dem Verjüngungsabschnitt 25D, exemplarisch dem ersten Rohrabschnitt 32D, angeordnet, so dass der Beschleunigungssensor 18 mit dem Verjüngungsabschnitt 25D, insbesondere dem ersten Rohrabschnitt 32D, schwingungsgekoppelt ist und die durch den Fluss 26 verursachten Schwingungen des Verjüngungsabschnitts 25D, insbesondere des ersten Rohrabschnitts 32D, auf den Beschleunigungssensor 18 übertragen und von diesem erfasst werden können. Der zweckmäßigerweise von der Rechnereinheit 20 berechnete Differenzdruckwert beschreibt beispielsweise eine Differenz zwischen einem Druck der Druckluft in dem Druckluft-Kanal 16 in dem ersten Rohrabschnitt 32D und einem Druck der Druckluft in dem Druckluft-Kanal 16 in dem zweiten Rohrabschnitt 33D.