專利名稱：用于確定和/或監控介質的過程量的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用于確定和/或監控容器中介質的化學或物理過程量的設備。該設備包括產生第一輸出信號的測量單元以及進一步處理測量單元的第一輸出信號的控制/分析單元。另外，本發明涉及一種相應的方法。過程量可以是例如介質的料位、密度、粘度、壓力、pH值或溫度。
料位測量設備，諸如可以從申請人處得到的料位測量設備，例如用于監控沒有超過預定極限水平或者沒有落在預定極限水平之下。于是，它們用于保護不溢出或不空轉。在第一種情況中，必須防止物質溢出并從而例如污染環境。在另一種情況中，必須防止容器清空，以例如防止泵過熱，這特別在可燃物質的情況中是非常危險的。如果涉及非常危險的物質，那么必須進一步增加測量設備，也就是限位開關的安全性。于是，必須例如還在過程中持續保證測量設備以應有狀態運行。為此，申請人提供了連續自檢，例如一些設備的FailSafe概念。
測量系統通常由測量單元和控制/分析單元構成。在測量單元的情況中，這可能是可以從申請人處得到的產品Liquiphant限位開關。這種Liquiphant限位開關包括將音叉引入介質所處的容器。然后激勵音叉振蕩。振蕩的頻率和幅度依賴于音叉是在空氣中還是在介質中振蕩。在介質中，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達到介質的料位。通常，分析頻率而不是幅度。在溢出保護的情況中，這將意味著音叉首先在空氣中振蕩，并且由介質覆蓋將降低頻率。所以，向較低振蕩頻率的過渡是達到料位的前兆。如果測量單元用于保護不空轉，則頻率增加是已經低于料位的的前兆，因為自由音叉的振蕩頻率比覆蓋狀態的音叉的振蕩頻率高。
測量單元通常將其測量數據傳遞至控制/分析單元，后者或者直接例如由閥門的關閉而觸發動作或警報，或者從測量數據生成合適的警報信號并將這個警報信號傳遞到例如合適的總線系統。與測量數據一起，也可以從測量單元傳遞例如有關測量單元的可振蕩單元的諧振頻率的數據。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，因為測量單元的振蕩頻率在例如用作參考點的空氣中是不同的(關于這一點，參見德國專利文本DE 42 32659)。
有效且正確地監控料位的一個先決條件是，測量單元和控制/分析單元執行相同的測量任務。例如，如果測量單元負責溢出保護，那么在達到料位時，它將例如其在空氣中的振蕩頻率以及它的瞬時振蕩頻率報告給控制/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，測量單元對這個較低的頻率做出反應。然而，如果將控制/分析單元設置為空轉保護，則它將從這兩個頻率中推導出測量單元的可振蕩單元被介質覆蓋，因為振蕩頻率小于在空氣中的。因此，實現空轉保護任務的控制/分析單元將不會作出反應。于是這將導致對人和環境有危害的溢出。還可以想象，在溢出保護的情況中，測量單元以報告適當地作出反應。在空轉保護的情況中，控制/分析單元能夠對這種報告作出反應，控制/分析單元將把這個報告翻譯為例如在供應閥門打開的情況下低于料位，由于已經達到了最大料位，所以這將具有重大隱患。
因此，本發明的目的是提供一種設備和方法，用于保證測量單元和控制/分析單元完成相同的安全性、保護或測量任務。
根據本發明的設備這樣實現該目的為測量單元分配第一任務；為控制/分析單元分配第二任務；提供至少一個第一任務識別單元和至少一個第二任務識別單元，其中第一任務識別單元識別測量單元的任務，并且其中第二任務識別單元識別控制/分析單元的任務；提供第一分配單元和第二分配單元，其中通過第一分配單元將第一編碼與測量單元的第一任務相連接，并且其中通過第二分配單元將第二編碼與控制/分析單元的第二任務相連接；并且提供比較單元，測量單元和控制/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。
于是測量單元和控制/分析單元分離地接收它們各自的任務。這個分離例如具有兩個單元可以被分離地替換的優點。編碼分配給每個任務。在這種情況中，編碼類型還依賴于在這兩個單元和比較單元之間的傳輸協議。在這種情況中，任務到編碼的分配存儲在相應的分配單元中。分配單元的大小依賴于任務數目。例如，如果關心的任務是溢出保護或空轉保護，那么，例如可以使用撥動開關，其在兩種不同編碼之間切換。然后比較單元比較兩個編碼；即，通過編碼，以可以被合適分析的格式傳輸任務。然而，另一方面，通過編碼，強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，通過任務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備可以相互通信。任務分配可以例如經由連接線而發生。然而，DIP開關也是另一種選擇，它自然更容易重新配置，但是因而風險更大。
在一個優選實施例中，提供至少一個編碼單元，其根據第一編碼而編碼測量單元的第一輸出信號。通過編碼輸出信號，編碼變得可以被傳遞到比較單元。在這種情況中，可以合適地編碼實際測量信號，或者可以產生輔助信號，輔助信號唯一的作用是攜帶編碼。
在一種優選實施例中，控制/分析單元產生第二輸出信號，并且提供至少一個編碼單元，其對應于第二編碼而編碼控制/分析單元的第二輸出信號。于是這里，編碼也被疊加在合適的輸出信號上。僅僅是為了報告編碼而提供這些輸出信號。當然，控制/分析單元也能夠產生其它輸出信號，這些輸出信號例如將對于動作或警報的命令傳送到控制臺，但是這僅僅在處理測量單元的輸出信號之后才有可能，并且為了開始這個處理，首先必須證實測量單元的輸出信號允許被處理。
在一種優選實施例中，這樣構造比較單元，使得它將第一或第二輸出信號的編碼與第二或第一編碼比較。另一實施例中，這樣構造比較單元，使得它將第一輸出信號的編碼與第二輸出信號的編碼比較。于是在比較單元中，或者直接比較編碼，而編碼如何從測量和控制/分析單元達到比較單元則由技術實施方式解決。于是仍然有可能至少從一個單元通過相應的輸出信號發送編碼。并且，最終輸出信號的編碼被直接相互比較。于是這種變型將意味著例如測量單元將經過編碼的測量數據傳遞到比較單元。控制/分析單元的經過編碼的輸出信號也同樣達到比較單元。于是，兩個信號在編碼上被相互比較。在編碼相同的情況中，測量單元的輸出信號經由比較單元達到控制/分析單元，并且可以在那里被進一步處理或者例如在總線系統上傳輸。為了比較，比較單元不必知道哪一任務與哪一編碼相連。要考慮的僅僅是測量單元和控制/分析單元具有相同的編碼并且因而以同一任務而作用。
在一種優選實施例中，以這樣的方式實現控制/分析單元，使得它在兩個編碼相同的情況中僅僅處理第一輸出信號。在其它情況中，可以提供用于輸出故障報告的裝置，或者阻止測量單元和/或控制/分析單元。甚至可以鎖定整個設備。
在一種優選實施例中，經過編碼的第一和/或經過編碼的第二輸出信號是調頻電流信號。這例如在兩線技術的情況中是具有優點的。在例如4～20mA信號制中，由預定的信號電平指示達到料位。于是，調頻可以應用于這種電流信號。
根據本發明的方法實現目的，該方法包括步驟由測量單元實現第一任務，對于測量單元的第一任務提供第一編碼，由控制/分析單元實現第二任務，將第二編碼與控制/分析單元的第二任務相連接，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/分析單元進一步處理測量單元的第一輸出信號。于是，編碼與每一任務相連接，并且通過比較編碼可以確定任務是否相同。僅僅在編碼相同的情況下，進一步處理測量單元的輸出信號。
在一個優選實施例中，以第一編碼對測量單元的第一輸出信號進行編碼。以這種方式，編碼可以被傳輸。在這種情況中，對于編碼的輸出信號可以是實際測量數據或特殊信號。
在另一實施例中，控制/分析單元產生第二輸出信號，其被利用第二編碼而編碼。于是，用于測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。
與此相關聯，還有一個有用的實施例，其中將第一或第二輸出信號的編碼與第二或第一編碼比較。另一實施例中，將第一輸出信號的編碼與第二輸出信號的編碼比較。于是，從信號中得出重要的編碼，以能夠比較它們。
現在根據如圖詳細解釋本發明，附圖中
圖1是設備的框圖；并且圖2是方法的流程圖。
圖1顯示了設備的框圖。在所示的例子中，本發明的一些部件已經集成在儀表中。測量單元1包括任務識別單元3、分配單元5和編碼單元8。例如，經由連接線，任務(例如溢出保護)被分配給測量單元。這個任務由任務識別單元3識別，并且將相應的請求/命令發送至分配單元5。在那里將任務分配給編碼。通過合適的編碼，于是編碼單元8變為有效，用于以這個編碼來編碼測量單元1的輸出信號。以這種方式，測量單元1的輸出信號攜帶有關測量單元1必須執行哪一任務的信息。通過這個信息，還報告要怎樣翻譯輸出信號。任務識別單元3、分配單元5和編碼單元8可以例如集成在單個微處理器中。
控制/分析單元2包括任務識別單元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類似地產生第二輸出信號。測量單元1和控制/分析單元2的輸出信號都被送入比較單元7。它將兩個編碼相互比較。如果它們相同，則控制/分析單元2可以處理測量單元1的輸出信號。如果編碼不同，則可以發出警報信號或者設備停止或者控制/分析單元2鎖定。還可以想到其它選擇，并且這些選擇應滿足給定條件的需求。如果測量單元l和控制/分析單元2使用不同的表用于將任務翻譯為編碼，那么接觸不起作用。在另一實施例中，比較單元7也可以是測量單元l或控制/分析單元2的一部分。以這種方式，將不必進行該單元的輸出信號的編碼，因為在這種情況中，編碼可以直接傳遞進入比較單元7。
圖2顯示了本發明的方法的流程圖。在測量單元和控制/分析單元的方面，最初進行以下步驟識別任務，確定合適的編碼，并且以這個編碼對輸出信號進行編碼。在這之后，比較兩個編碼。如果它們相同，則控制/分析單元可以處理測量單元的第一輸出信號。如果編碼不同，則例如觸發警報。
附圖標記1測量單元2控制/分析單元3任務識別單元4任務識別單元5分配單元6分配單元7比較單元8編碼單元
權利要求
1.用于確定和/或監控容器中介質的化學或物理過程量的設備，具有產生第一輸出信號的測量單元(1)以及進一步處理測量單元(1)的第一輸出信號的控制/分析單元(2)，其特征在于，為測量單元(1)分配第一任務；為控制/分析單元(2)分配第二任務；提供至少一個第一任務識別單元(3)和至少一個第二任務識別單元(4)，其中第一任務識別單元(3)識別測量單元(1)的任務，并且其中第二任務識別單元(4)識別控制/分析單元(2)的任務；提供第一分配單元(5)和第二分配單元(6)，其中通過第一分配單元(5)將第一編碼與測量單元(1)的第一任務相連接，并且其中經由第二分配單元(6)將第二編碼與控制/分析單元(2)的第二任務相連接；提供比較單元(7)，測量單元(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.如權利要求1所述的設備，其中，提供至少一個編碼單元(8)，其根據第一編碼而對測量單元(1)的第一輸出信號進行編碼。
3.如權利要求1或2所述的設備，其中，控制/分析單元(2)產生第二輸出信號；并且提供至少一個編碼單元(8)，其根據第二編碼而對控制/分析單元(2)的第二輸出信號進行編碼。
4.如權利要求1、2或3所述的設備，其中，以這樣的方式構造比較單元(7)，使得它將第一或第二輸出信號的編碼與第二或第一編碼比較。
5.如權利要求1、2或3所述的設備，其中，以這樣的方式構造比較單(7)，使得它將第一輸出信號的編碼與第二輸出信號的編碼比較。
6.如權利要求1所述的設備，其中，以這樣的方式構造控制/分析單元(2)，使得它僅僅在兩個編碼相同的情況下進一步處理第一輸出信號。
7.如權利要求2或3所述的設備，其中，經過編碼的第一輸出信號和/或經過編碼的第二輸出信號是調頻電流信號。
8.用于確定和/或監控容器中介質的化學或物理過程量的方法，包括產生第一輸出信號的測量單元(1)以及進一步處理測量單元(1)的第一輸出信號的控制/分析單元(2)，其特征在于，由測量單元(1)完成第一任務；對于測量單元(1)的第一任務提供第一編碼；由控制/分析單元(2)完成第二任務；第二編碼與控制/分析單元(2)的第二任務相連接；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)進一步處理測量單元(1)的第一輸出信號。
9.按權利要求8所述的方法，其中，以第一編碼對測量單元(1)的第一輸出信號進行編碼。
10.按照權利要求8或9所述的方法，其中，控制/分析單元(2)產生第二輸出信號，其被以第二編碼進行編碼。
11.按照權利要求9或10所述的方法，其中，將第一或第二輸出信號的編碼與第二或第一編碼相比較。
12.按照權利要求9或10所述的方法，其中，將第一輸出信號的編碼與第二輸出信號的編碼相比較。
全文摘要
本發明涉及用于確定和/或監控介質的過程量的設備和方法。所述設備包括產生第一輸出信號的測量單元(1)以及進一步處理測量單元(1)的第一輸出信號的控制/分析單元(2)。根據本發明，為測量單元(1)分配第一任務；為控制/分析單元(2)分配第二任務；提供至少一個第一任務識別單元(3)和至少一個第二任務識別單元(4)；提供第一分配單元(5)和第二分配單元(6)，通過該分配單元(5，6)將編碼與任務相連接；并且提供比較單元(7)，測量單元(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G01F23/22GK1748125SQ200480003624
公開日2006年3月15日 申請日期2004年2月4日 優先權日2003年2月6日
發明者亞歷山大·穆勒, 克里斯托夫·龍普夫 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司