專利名稱：用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的過(guò)程量的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定和/或監(jiān)控容器中介質(zhì)的化學(xué)或物理過(guò)程量的設(shè)備。該設(shè)備包括產(chǎn)生第一輸出信號(hào)的測(cè)量單元以及進(jìn)一步處理測(cè)量單元的第一輸出信號(hào)的控制/分析單元。另外，本發(fā)明涉及一種相應(yīng)的方法。過(guò)程量可以是例如介質(zhì)的料位、密度、粘度、壓力、pH值或溫度。
料位測(cè)量設(shè)備，諸如可以從申請(qǐng)人處得到的料位測(cè)量設(shè)備，例如用于監(jiān)控沒(méi)有超過(guò)預(yù)定極限水平或者沒(méi)有落在預(yù)定極限水平之下。于是，它們用于保護(hù)不溢出或不空轉(zhuǎn)。在第一種情況中，必須防止物質(zhì)溢出并從而例如污染環(huán)境。在另一種情況中，必須防止容器清空，以例如防止泵過(guò)熱，這特別在可燃物質(zhì)的情況中是非常危險(xiǎn)的。如果涉及非常危險(xiǎn)的物質(zhì)，那么必須進(jìn)一步增加測(cè)量設(shè)備，也就是限位開(kāi)關(guān)的安全性。于是，必須例如還在過(guò)程中持續(xù)保證測(cè)量設(shè)備以應(yīng)有狀態(tài)運(yùn)行。為此，申請(qǐng)人提供了連續(xù)自檢，例如一些設(shè)備的FailSafe概念。
測(cè)量系統(tǒng)通常由測(cè)量單元和控制/分析單元構(gòu)成。在測(cè)量單元的情況中，這可能是可以從申請(qǐng)人處得到的產(chǎn)品Liquiphant限位開(kāi)關(guān)。這種Liquiphant限位開(kāi)關(guān)包括將音叉引入介質(zhì)所處的容器。然后激勵(lì)音叉振蕩。振蕩的頻率和幅度依賴于音叉是在空氣中還是在介質(zhì)中振蕩。在介質(zhì)中，振蕩的衰減增加，使得幅度和頻率降低。由于音叉安裝在限定的位置，所以頻率改變指示了已經(jīng)達(dá)到介質(zhì)的料位。通常，分析頻率而不是幅度。在溢出保護(hù)的情況中，這將意味著音叉首先在空氣中振蕩，并且由介質(zhì)覆蓋將降低頻率。所以，向較低振蕩頻率的過(guò)渡是達(dá)到料位的前兆。如果測(cè)量單元用于保護(hù)不空轉(zhuǎn)，則頻率增加是已經(jīng)低于料位的的前兆，因?yàn)樽杂梢舨娴恼袷庮l率比覆蓋狀態(tài)的音叉的振蕩頻率高。
測(cè)量單元通常將其測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞至控制/分析單元，后者或者直接例如由閥門的關(guān)閉而觸發(fā)動(dòng)作或警報(bào)，或者從測(cè)量數(shù)據(jù)生成合適的警報(bào)信號(hào)并將這個(gè)警報(bào)信號(hào)傳遞到例如合適的總線系統(tǒng)。與測(cè)量數(shù)據(jù)一起，也可以從測(cè)量單元傳遞例如有關(guān)測(cè)量單元的可振蕩單元的諧振頻率的數(shù)據(jù)。這例如用于在替換可振蕩單元的情況中，使得控制/分析單元不必被替換或重新編程，因?yàn)闇y(cè)量單元的振蕩頻率在例如用作參考點(diǎn)的空氣中是不同的(關(guān)于這一點(diǎn)，參見(jiàn)德國(guó)專利文本DE 42 32659)。
有效且正確地監(jiān)控料位的一個(gè)先決條件是，測(cè)量單元和控制/分析單元執(zhí)行相同的測(cè)量任務(wù)。例如，如果測(cè)量單元負(fù)責(zé)溢出保護(hù)，那么在達(dá)到料位時(shí)，它將例如其在空氣中的振蕩頻率以及它的瞬時(shí)振蕩頻率報(bào)告給控制/分析單元。由于覆蓋，所以振蕩頻率比在空氣中振蕩的情況中低，并且因而，測(cè)量單元對(duì)這個(gè)較低的頻率做出反應(yīng)。然而，如果將控制/分析單元設(shè)置為空轉(zhuǎn)保護(hù)，則它將從這兩個(gè)頻率中推導(dǎo)出測(cè)量單元的可振蕩單元被介質(zhì)覆蓋，因?yàn)檎袷庮l率小于在空氣中的。因此，實(shí)現(xiàn)空轉(zhuǎn)保護(hù)任務(wù)的控制/分析單元將不會(huì)作出反應(yīng)。于是這將導(dǎo)致對(duì)人和環(huán)境有危害的溢出。還可以想象，在溢出保護(hù)的情況中，測(cè)量單元以報(bào)告適當(dāng)?shù)刈鞒龇磻?yīng)。在空轉(zhuǎn)保護(hù)的情況中，控制/分析單元能夠?qū)@種報(bào)告作出反應(yīng)，控制/分析單元將把這個(gè)報(bào)告翻譯為例如在供應(yīng)閥門打開(kāi)的情況下低于料位，由于已經(jīng)達(dá)到了最大料位，所以這將具有重大隱患。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備和方法，用于保證測(cè)量單元和控制/分析單元完成相同的安全性、保護(hù)或測(cè)量任務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備這樣實(shí)現(xiàn)該目的為測(cè)量單元分配第一任務(wù)；為控制/分析單元分配第二任務(wù)；提供至少一個(gè)第一任務(wù)識(shí)別單元和至少一個(gè)第二任務(wù)識(shí)別單元，其中第一任務(wù)識(shí)別單元識(shí)別測(cè)量單元的任務(wù)，并且其中第二任務(wù)識(shí)別單元識(shí)別控制/分析單元的任務(wù)；提供第一分配單元和第二分配單元，其中通過(guò)第一分配單元將第一編碼與測(cè)量單元的第一任務(wù)相連接，并且其中通過(guò)第二分配單元將第二編碼與控制/分析單元的第二任務(wù)相連接；并且提供比較單元，測(cè)量單元和控制/分析單元與該比較單元相連，并且該比較單元將第一編碼與第二編碼相比較。
于是測(cè)量單元和控制/分析單元分離地接收它們各自的任務(wù)。這個(gè)分離例如具有兩個(gè)單元可以被分離地替換的優(yōu)點(diǎn)。編碼分配給每個(gè)任務(wù)。在這種情況中，編碼類型還依賴于在這兩個(gè)單元和比較單元之間的傳輸協(xié)議。在這種情況中，任務(wù)到編碼的分配存儲(chǔ)在相應(yīng)的分配單元中。分配單元的大小依賴于任務(wù)數(shù)目。例如，如果關(guān)心的任務(wù)是溢出保護(hù)或空轉(zhuǎn)保護(hù)，那么，例如可以使用撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，其在兩種不同編碼之間切換。然后比較單元比較兩個(gè)編碼；即，通過(guò)編碼，以可以被合適分析的格式傳輸任務(wù)。然而，另一方面，通過(guò)編碼，強(qiáng)迫僅有可以使用這種編碼的單元，即使用這種特殊安全性措施連接的單元可以相互通信。同時(shí)，通過(guò)任務(wù)和編碼之間使用不同且因而不兼容的分配，保證了例如不同世代的設(shè)備可以相互通信。任務(wù)分配可以例如經(jīng)由連接線而發(fā)生。然而，DIP開(kāi)關(guān)也是另一種選擇，它自然更容易重新配置，但是因而風(fēng)險(xiǎn)更大。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，提供至少一個(gè)編碼單元，其根據(jù)第一編碼而編碼測(cè)量單元的第一輸出信號(hào)。通過(guò)編碼輸出信號(hào)，編碼變得可以被傳遞到比較單元。在這種情況中，可以合適地編碼實(shí)際測(cè)量信號(hào)，或者可以產(chǎn)生輔助信號(hào)，輔助信號(hào)唯一的作用是攜帶編碼。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，控制/分析單元產(chǎn)生第二輸出信號(hào)，并且提供至少一個(gè)編碼單元，其對(duì)應(yīng)于第二編碼而編碼控制/分析單元的第二輸出信號(hào)。于是這里，編碼也被疊加在合適的輸出信號(hào)上。僅僅是為了報(bào)告編碼而提供這些輸出信號(hào)。當(dāng)然，控制/分析單元也能夠產(chǎn)生其它輸出信號(hào)，這些輸出信號(hào)例如將對(duì)于動(dòng)作或警報(bào)的命令傳送到控制臺(tái)，但是這僅僅在處理測(cè)量單元的輸出信號(hào)之后才有可能，并且為了開(kāi)始這個(gè)處理，首先必須證實(shí)測(cè)量單元的輸出信號(hào)允許被處理。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，這樣構(gòu)造比較單元，使得它將第一或第二輸出信號(hào)的編碼與第二或第一編碼比較。另一實(shí)施例中，這樣構(gòu)造比較單元，使得它將第一輸出信號(hào)的編碼與第二輸出信號(hào)的編碼比較。于是在比較單元中，或者直接比較編碼，而編碼如何從測(cè)量和控制/分析單元達(dá)到比較單元?jiǎng)t由技術(shù)實(shí)施方式解決。于是仍然有可能至少?gòu)囊粋€(gè)單元通過(guò)相應(yīng)的輸出信號(hào)發(fā)送編碼。并且，最終輸出信號(hào)的編碼被直接相互比較。于是這種變型將意味著例如測(cè)量單元將經(jīng)過(guò)編碼的測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞到比較單元?？刂?分析單元的經(jīng)過(guò)編碼的輸出信號(hào)也同樣達(dá)到比較單元。于是，兩個(gè)信號(hào)在編碼上被相互比較。在編碼相同的情況中，測(cè)量單元的輸出信號(hào)經(jīng)由比較單元達(dá)到控制/分析單元，并且可以在那里被進(jìn)一步處理或者例如在總線系統(tǒng)上傳輸。為了比較，比較單元不必知道哪一任務(wù)與哪一編碼相連。要考慮的僅僅是測(cè)量單元和控制/分析單元具有相同的編碼并且因而以同一任務(wù)而作用。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，以這樣的方式實(shí)現(xiàn)控制/分析單元，使得它在兩個(gè)編碼相同的情況中僅僅處理第一輸出信號(hào)。在其它情況中，可以提供用于輸出故障報(bào)告的裝置，或者阻止測(cè)量單元和/或控制/分析單元。甚至可以鎖定整個(gè)設(shè)備。
在一種優(yōu)選實(shí)施例中，經(jīng)過(guò)編碼的第一和/或經(jīng)過(guò)編碼的第二輸出信號(hào)是調(diào)頻電流信號(hào)。這例如在兩線技術(shù)的情況中是具有優(yōu)點(diǎn)的。在例如4～20mA信號(hào)制中，由預(yù)定的信號(hào)電平指示達(dá)到料位。于是，調(diào)頻可以應(yīng)用于這種電流信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)目的，該方法包括步驟由測(cè)量單元實(shí)現(xiàn)第一任務(wù)，對(duì)于測(cè)量單元的第一任務(wù)提供第一編碼，由控制/分析單元實(shí)現(xiàn)第二任務(wù)，將第二編碼與控制/分析單元的第二任務(wù)相連接，將第一編碼和第二編碼相互比較，并且僅僅在第一和第二編碼相同的情況下由控制/分析單元進(jìn)一步處理測(cè)量單元的第一輸出信號(hào)。于是，編碼與每一任務(wù)相連接，并且通過(guò)比較編碼可以確定任務(wù)是否相同。僅僅在編碼相同的情況下，進(jìn)一步處理測(cè)量單元的輸出信號(hào)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以第一編碼對(duì)測(cè)量單元的第一輸出信號(hào)進(jìn)行編碼。以這種方式，編碼可以被傳輸。在這種情況中，對(duì)于編碼的輸出信號(hào)可以是實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)或特殊信號(hào)。
在另一實(shí)施例中，控制/分析單元產(chǎn)生第二輸出信號(hào)，其被利用第二編碼而編碼。于是，用于測(cè)量單元編碼通信的原理在這里也用于控制/分析單元，然而不同在于，這里必須使用特殊信號(hào)。
與此相關(guān)聯(lián)，還有一個(gè)有用的實(shí)施例，其中將第一或第二輸出信號(hào)的編碼與第二或第一編碼比較。另一實(shí)施例中，將第一輸出信號(hào)的編碼與第二輸出信號(hào)的編碼比較。于是，從信號(hào)中得出重要的編碼，以能夠比較它們。
現(xiàn)在根據(jù)如圖詳細(xì)解釋本發(fā)明，附圖中

圖1是設(shè)備的框圖；并且圖2是方法的流程圖。
圖1顯示了設(shè)備的框圖。在所示的例子中，本發(fā)明的一些部件已經(jīng)集成在儀表中。測(cè)量單元1包括任務(wù)識(shí)別單元3、分配單元5和編碼單元8。例如，經(jīng)由連接線，任務(wù)(例如溢出保護(hù))被分配給測(cè)量單元。這個(gè)任務(wù)由任務(wù)識(shí)別單元3識(shí)別，并且將相應(yīng)的請(qǐng)求/命令發(fā)送至分配單元5。在那里將任務(wù)分配給編碼。通過(guò)合適的編碼，于是編碼單元8變?yōu)橛行?，用于以這個(gè)編碼來(lái)編碼測(cè)量單元1的輸出信號(hào)。以這種方式，測(cè)量單元1的輸出信號(hào)攜帶有關(guān)測(cè)量單元1必須執(zhí)行哪一任務(wù)的信息。通過(guò)這個(gè)信息，還報(bào)告要怎樣翻譯輸出信號(hào)。任務(wù)識(shí)別單元3、分配單元5和編碼單元8可以例如集成在單個(gè)微處理器中。
控制/分析單元2包括任務(wù)識(shí)別單元4、分配單元6和編碼單元8。于是在這些情況中，控制/分析單元2類似地產(chǎn)生第二輸出信號(hào)。測(cè)量單元1和控制/分析單元2的輸出信號(hào)都被送入比較單元7。它將兩個(gè)編碼相互比較。如果它們相同，則控制/分析單元2可以處理測(cè)量單元1的輸出信號(hào)。如果編碼不同，則可以發(fā)出警報(bào)信號(hào)或者設(shè)備停止或者控制/分析單元2鎖定。還可以想到其它選擇，并且這些選擇應(yīng)滿足給定條件的需求。如果測(cè)量單元l和控制/分析單元2使用不同的表用于將任務(wù)翻譯為編碼，那么接觸不起作用。在另一實(shí)施例中，比較單元7也可以是測(cè)量單元l或控制/分析單元2的一部分。以這種方式，將不必進(jìn)行該單元的輸出信號(hào)的編碼，因?yàn)樵谶@種情況中，編碼可以直接傳遞進(jìn)入比較單元7。
圖2顯示了本發(fā)明的方法的流程圖。在測(cè)量單元和控制/分析單元的方面，最初進(jìn)行以下步驟識(shí)別任務(wù)，確定合適的編碼，并且以這個(gè)編碼對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行編碼。在這之后，比較兩個(gè)編碼。如果它們相同，則控制/分析單元可以處理測(cè)量單元的第一輸出信號(hào)。如果編碼不同，則例如觸發(fā)警報(bào)。
附圖標(biāo)記1測(cè)量單元2控制/分析單元3任務(wù)識(shí)別單元4任務(wù)識(shí)別單元5分配單元6分配單元7比較單元8編碼單元
權(quán)利要求
1.用于確定和/或監(jiān)控容器中介質(zhì)的化學(xué)或物理過(guò)程量的設(shè)備，具有產(chǎn)生第一輸出信號(hào)的測(cè)量單元(1)以及進(jìn)一步處理測(cè)量單元(1)的第一輸出信號(hào)的控制/分析單元(2)，其特征在于，為測(cè)量單元(1)分配第一任務(wù)；為控制/分析單元(2)分配第二任務(wù)；提供至少一個(gè)第一任務(wù)識(shí)別單元(3)和至少一個(gè)第二任務(wù)識(shí)別單元(4)，其中第一任務(wù)識(shí)別單元(3)識(shí)別測(cè)量單元(1)的任務(wù)，并且其中第二任務(wù)識(shí)別單元(4)識(shí)別控制/分析單元(2)的任務(wù)；提供第一分配單元(5)和第二分配單元(6)，其中通過(guò)第一分配單元(5)將第一編碼與測(cè)量單元(1)的第一任務(wù)相連接，并且其中經(jīng)由第二分配單元(6)將第二編碼與控制/分析單元(2)的第二任務(wù)相連接；提供比較單元(7)，測(cè)量單元(1)和控制/分析單元(2)與該比較單元相連，并且該比較單元將第一編碼與第二編碼相比較。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，提供至少一個(gè)編碼單元(8)，其根據(jù)第一編碼而對(duì)測(cè)量單元(1)的第一輸出信號(hào)進(jìn)行編碼。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其中，控制/分析單元(2)產(chǎn)生第二輸出信號(hào)；并且提供至少一個(gè)編碼單元(8)，其根據(jù)第二編碼而對(duì)控制/分析單元(2)的第二輸出信號(hào)進(jìn)行編碼。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中，以這樣的方式構(gòu)造比較單元(7)，使得它將第一或第二輸出信號(hào)的編碼與第二或第一編碼比較。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其中，以這樣的方式構(gòu)造比較單(7)，使得它將第一輸出信號(hào)的編碼與第二輸出信號(hào)的編碼比較。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，以這樣的方式構(gòu)造控制/分析單元(2)，使得它僅僅在兩個(gè)編碼相同的情況下進(jìn)一步處理第一輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中，經(jīng)過(guò)編碼的第一輸出信號(hào)和/或經(jīng)過(guò)編碼的第二輸出信號(hào)是調(diào)頻電流信號(hào)。
8.用于確定和/或監(jiān)控容器中介質(zhì)的化學(xué)或物理過(guò)程量的方法，包括產(chǎn)生第一輸出信號(hào)的測(cè)量單元(1)以及進(jìn)一步處理測(cè)量單元(1)的第一輸出信號(hào)的控制/分析單元(2)，其特征在于，由測(cè)量單元(1)完成第一任務(wù)；對(duì)于測(cè)量單元(1)的第一任務(wù)提供第一編碼；由控制/分析單元(2)完成第二任務(wù)；第二編碼與控制/分析單元(2)的第二任務(wù)相連接；相互比較第一和第二編碼；以及僅僅在第一和第二編碼相同的情況中，由控制/分析單元(2)進(jìn)一步處理測(cè)量單元(1)的第一輸出信號(hào)。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其中，以第一編碼對(duì)測(cè)量單元(1)的第一輸出信號(hào)進(jìn)行編碼。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，控制/分析單元(2)產(chǎn)生第二輸出信號(hào)，其被以第二編碼進(jìn)行編碼。
11.按照權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，將第一或第二輸出信號(hào)的編碼與第二或第一編碼相比較。
12.按照權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，將第一輸出信號(hào)的編碼與第二輸出信號(hào)的編碼相比較。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的過(guò)程量的設(shè)備和方法。所述設(shè)備包括產(chǎn)生第一輸出信號(hào)的測(cè)量單元(1)以及進(jìn)一步處理測(cè)量單元(1)的第一輸出信號(hào)的控制/分析單元(2)。根據(jù)本發(fā)明，為測(cè)量單元(1)分配第一任務(wù)；為控制/分析單元(2)分配第二任務(wù)；提供至少一個(gè)第一任務(wù)識(shí)別單元(3)和至少一個(gè)第二任務(wù)識(shí)別單元(4)；提供第一分配單元(5)和第二分配單元(6)，通過(guò)該分配單元(5，6)將編碼與任務(wù)相連接；并且提供比較單元(7)，測(cè)量單元(1)和控制/分析單元(2)與該比較單元相連，并且該比較單元將第一編碼與第二編碼相比較。
文檔編號(hào)G01F23/22GK1748125SQ200480003624
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月6日
發(fā)明者亞歷山大·穆勒, 克里斯托夫·龍普夫 申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司