儲罐計量系統的制作方法

專利名稱：儲罐計量系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及感測包含在儲罐中的產品的產品參數的儲罐計量系統。
本發明進一步涉及感測包含在儲罐中的產品的產品參數的方法。
背景技術：
測量包含在儲罐或容器中的產品的特性的系統_所謂的儲罐計 量系統一普通存在于涉及產品的管理、裝運和儲存的應用領域中以及 例如化學加工工業中。
由于要監視和/或測量的產品往往是危險的，對于諸如處在所謂 危險區內的儲罐計量系統或它們的至少一些部分的儀器來說，存在特 殊的安全要求。 一般需要保證這樣的儀器是防爆的或本質安全的。
對于本質安全的儀器，存在保證儀器不能引燃可能存在于危險區 內的氣體的限制。
應用儲罐計量系統的代表性領域是往往被稱為"儲罐場"的石油 產品等的儲存設施。在這樣的儲罐場中，每個儲罐通常配有許多感測 單元，每個感測單元被配置成測量諸如包含在那個儲罐中的產品的液 位、溫度、壓力等的某種特性。
用于危險環境的傳統本質安全系統主要是模擬的所謂4-20 mA 系統，其中，感測單元經由本質安全屏障以點到點方式連接到中央主 機，以便提供危險區內的本質安全性。
容易理解，傳統的4-20 mA系統需要大量的連線。尤其對于諸 如儲罐可能分開相當大距離的儲罐場的應用，與需要的大量本質安全 屏障一起，所述連線意味著安裝儲罐計量系統的成本的相當大部分。
減少本質安全系統中的連線數量的一種方法是使用數字本質安全通信總線。利用這樣的總線，可以沿著總線連接各種傳感器，并且 從許多傳感器到控制室鋪設一根電纜就足夠了 。這種數字通信總線的
例子是在一個總線區段上可以連接多達15個傳感器的HART總線。
為了進一步減少必要連線，除了用于通信之外，最好將通信總線 用于對傳感器供電。這對于許多類型的傳感器來說沒有什么大問題， 因為它們往往具有低功耗，使得許多傳感器可以被供電而不危及本質 安全性。
但是，對于基于微波的液位計來說，功耗一般高于可被證明為本 質安全的水平。因此，包含在當前可用儲罐計量系統中的基于微波的 液位計不是本質安全的并受防爆外殼保護，或者是本質安全的但需要 單獨的本質安全電源。由于防爆外殼比本質安全解決方案昂貴，或因 為需要安裝單獨的電源電纜，這兩種方法都導致用戶的成本增加。
因此，需要一種用在危險環境中的改進儲罐計量系統。

發明內容
因此，鑒于現有技術的上述和其它缺點，本發明的一般目的是提 供用在危險環境中的改進儲罐計量系統。
本發明的一個目的是減少儲罐計量系統所需的連線。 本發明的進一 步目的是使儲罐計量系統的用戶能夠降低成本。 根據本發明的第一方面，這些和其它目的是通過一種感測包含在 儲罐中的產品的產品參數的儲罐計量系統來實現的，所述儲罐計量系 統包含基于微波的液位計量單元，配置成通過反射微波能量來感測 儲罐中的產品的液位；溫度計量單元，配置成感測儲罐中的產品的溫 度；控制器，包括適用于儲罐計量系統與外部控制系統之間的通信的 外部接口、為管理外部接口上的通信而配置的處理電路、和封裝在防
爆外殼內并配置成將本質安全電力供應給計量單元的電源，所述電源 具有大致長方形的輸出特性，其中，該儲罐計量系統進一步包含連接 控制器和計量單元的本質安全雙線總線，其中，雙線總線可用于將與 感測的產品參數有關的測量信號從計量單元發送到控制器，以及將本質安全電力從控制器供應到計量單元。在本申請的上下文中，"外部 控制系統"指的是能夠至少部分控制本發明的儲罐計量系統的操作的 系統。這樣的外部控制系統可以適用于例如控制幾個儲罐計量系統， 其中，每個儲罐計量系統被配置成感測包含在特定儲罐中的產品的產 品參數。當然，也可以將儲罐計量系統安裝成可以感測包含在儲罐中 的幾種產品的產品參數。
外部控制系統可以實現成例如許多儲罐計量系統經由通信信道 與之連接的中央主計算機。在這個通信信道上，可以根據各種可能的 通信協議之一來進行通信。
這里所謂的"本質安全，，應被理解為通過根據當前標準IEC 60079-11或相應后續標準的爆炸防止方法來保護，允許可燃大氣與電 氣i殳備接觸，而不帶來潛在危險。可用在本質安全電路中的電能局限 于這樣的水平，使得電氣故障引起的任何電火花或熱表面都太弱而不 會引起燃燒。所謂具有"大致長方形的輸出特性"的電源在本申請的上 下文中應當被理解為能夠供應大致上受最大輸出電流和最大輸出電 壓限制的電力，使得電壓-電流圖中受最大輸出電流和最大輸出電壓限 制的區域大致上是長方形的電源。
如上面的背景技術所述，如果某人想設計出帶有單條雙線總線的 本質安全的基于微波的儲罐計量系統，則可用電力的量是一個問題。
可用電力由足以點燃特定爆炸氣體的允許最大電流和電壓確定。 這意味著，在某種錯誤條件下可能升高的電壓和電流必須被保持在對 于特定氣體的指定極限以下。
溫度計量單元可以有利地包含容錯增強裝置，以便使儲罐的內部 也安全。
"容錯增強裝置"是用于保證即使發生了許多故障也保持本質安 全的裝置。這種容錯增強裝置的非限制性例子是并行地包含幾個齊納 二極管的所謂齊納屏障。
通過根據本發明配備容錯增強裝置，甚至在諸如儲罐內部的安全 特別關鍵的區域中或在有時打開的閘門附近，安全性也進一步提高。目前，本發明人驚人地發現，可以經由雙線通信總線來供應足以 對儲罐計量系統供電的本質安全電量。
根據本發明的第 一方面，這是通過配備具有大致長方形輸出特性 的本質安全電源來實現的。
雙線通信總線最好是數字通信總線。
因此，可以避免單獨的電力線，并可以減輕對圍繞基于微波的液 位計的防爆屏障的需求。從而，可以相當大地降低安裝和采購成本。
而且，根據本發明的儲罐計量系統便于將進一步的感測單元加入 雙線總線。因此，可以實現包括至少一個基于微波的液位計的可縮放 系統，將附加感測單元加入儲罐計量系統只需最小干預。
包含在根據本發明的儲罐計量系統中的本質安全電源可以配置
成供應至少1.5 W的本質安全電力。
通過這種電源配置，在保證本質安全的同時，可以供應足夠電量
用于基于微波的液位計量單元和溫度計量單元的總線供電。
最好，包含在控制器中的處理電路可以進一步配置成處理從所述 計量單元的至少一個獲得的數據。
通過這種配置，可以提供智能儲罐計量系統，不僅能夠將原始數 據提供給外部控制系統，而且能夠將經過各種方式處理后的測量數據 提供給外部控制系統。
這樣的處理可以包括集合從計量單元獲得的測量數據，以便于例 如統計分析，以及組合來自兩個或更多個計量單元的測量數據。該處 理可以得到指示諸如液位、體積、密度或它們的組合的參數的數據。 可以將這個所得數據提供給外部控制系統。
根據本發明的儲罐計量系統的 一個實施例，本質安全雙線總線可 以配置成允許以大于5千位/秒的速率，以及有利地，以大于25千位/
秒的速率進行數字通信。
與傳統的4-20 mA HART系統相比，使用更高速度數字通信總 線可以實現更高精度的通信，以及比僅有感測參數更多信息的通信。 這意味著，可以在通信信道上發送諸如指示感測值的質量或設備診斷的度量的附加信息。
根據本發明的另一個實施例，基于微波的液位計量單元可以適用 于發送連續信號，以及基于微波的液位計量單元可以包含適用于根據 接收的回波信號與基準信號之間的相位差來確定儲罐液位的處理電 路。
通過這種本身已知的所謂FMCW (調頻連續波)配置，基于微 波的液位計量單元一般能夠非常精確地測量液位，但與其它類型的感 測單元相比，需要相對更多電力。本發明人驚人地發現，可以實現根 據本發明的儲罐計量系統，其中，可以在總線上輸送足夠的本質安全 電力，以便對基于FMCW-微波的液位計量單元供電。從而，可以將 基于FMCW-微波的液位計量單元的測量精度加入如上所述的根據本 發明的儲罐計量系統的其它優點中。
根據本發明的進一步實施例，基于微波的液位計量單元可以適用 于發送脈沖信號，其中，基于微波的液位計量單元包含適用于根據脈 沖信號的發送與信號回波的接收之間的時間來確定儲罐中的產品的 液位的處理電路。使用脈沖信號的基于微波的液位計量單元一般具有 比上述基于FMCW-微波的液位計量單元更低的功耗，但通常達不到 相同的測量精度。從而，基于脈沖微波的液位計量單元的使用使儲罐 計量系統的電力預算具有較大佘量。這種多余電力可以花費在在儲罐 計量系統中包括附加的基于微波的液位計量單元或其它感測單元。
根據本發明第一方面的通信管理可以包括在外部通信協議與內 部通信協議之間轉換信號。
由此，根據本發明的儲罐計量系統可以適用于與利用與用在儲罐 計量系統內的通信協議不同的通信協議的外部控制系統一起工作。
最好，這種通信管理可以包括在多個外部通信協議的每一個與內 部通信協議之間轉換信號。
通過這種能力，根據本發明的儲罐計量系統可用在更加寬廣的各 種應用領域中。
儲罐計量系統的內部通信協議可以有利地符合諸如Hl Fieldbus的已制定工業標準。
包含在根據本發明的儲罐計量系統中的控制器可以為多個外部 接口的每一個配置，每個外部接口適用于經由相應外部通信鏈路將儲 罐計量系統與控制系統相連接。
除了支持不同通信協議以外，不同應用領域或安裝位置可向本發 明的儲罐計量系統呈現不同的物理接口 。通過為有可能在安裝時面臨 的多個外部接口配置控制器，根據本發明的儲罐計量系統可以在更加 寬廣的各種應用領域和環境中實現。這種功能可以通過例如使能儲罐 計量系統經由可交換適配器電路的外部連接來實現。
自動配置
根據本發明的儲罐計量系統的一個實施例，包含在控制器中的處 理電路可以適用于識別和自動配置第一和第二感測單元的至少一個。
通過將根據本發明的儲罐計量系統配置成使得能夠識別和自動 配置相連的感測單元的至少一個，可以使本系統與現有系統相比更加 用戶友好和有效。
這種自動配置可以包括配置第 一和第二感測單元之間的功能連接。
該自動配置可以進一步包括配置第一和第二感測單元的至少一 個與控制器之間以及第 一和第二感測單元之間的信息流。
通過這種類型的自動配置，包括感測單元的配置數據、以及有關 這種感測單元與其它感測單元的功能連接和其它感測單元的信息、有 關信息流的數據，可以相當大地提高儲罐計量系統的整體功能以及感 測單元的功能。
例如，基于微波的液位計量單元可以配置成從溫度感測單元中收 集溫度信息，以便確定儲罐中的產品的更精確填充液位。然后，外部 控制系統可以經由控制器直接向基于微波的液位計量單元請求這個 填充液位。可替代地，基于微波的液位計量單元可以向控制器報告填 充液位數據，控制器可以再存儲該數據，直到被外部控制系統請求， 或者如果外部控制系統允許，將數據發送到主計算機。為此，控制器可以進一步包含配置成存儲第一和第二感測單元的
至少一個的ID和配置數據的存儲器。
此外，如上所述，除了特定感測單元的配置數據之外，這個配置 數據還可以包具有關該感測單元與其它感測單元之間的功能連接的 信息，以及有關該感測單元和其它感測單元各自與控制器之間的信息 流的數據。
ID和配置數據可以作為數據庫/查找表存儲在存儲器中。當新的 感測單元與儲罐計量系統連接時，它將它的ID發送到控制器，控制 器再將相應配置數據發送到新的感測單元。
新的兼容感測單元的ID和配置數據可以在連接時從新的感測單 元接收，或者，可替代地，從中央主計算機或經由與控制器連接的用 戶界面加入存儲器中。
由此，可以在任何時候加入新設備的ID和配置數據，并可以隨 意地改變已連接設備的配置數據。
來自多個制造商的感測單元可以用在同一系統內。
包含在根據本發明的儲罐計量系統中的基于微波的液位計量單 元可以包含向儲罐中的產品的表面發送測量信號的發送器、從儲罐接 收回波信號的接收器、和根據接收的回波信號來確定儲罐中的產品的 液位的處理電路。
通過基于微波的液位計量單元的這種配置，基于微波的液位計量 單元可以獨立地確定儲罐中的產品的液位，而無需控制器中的處理電 路或基于微波的液位計量單元外部的任何其它處理電路進行任何中 間計算。由此，在總線上需要通信較少的信息，并且由于控制器中的 處理電路可以專用于管理通信，可以實現更靈活的儲罐計量系統。
儲罐計量系統可以進一步至少包含第三感測單元，其被配置成感 測液位、溫度、壓力、流量、密度、pH、傳導率和粘度的至少一個或 它們的組合。
根據本發明的第二方面，上述和其它目的是通過一種用于感測包 含在儲罐中的產品的產品參數的儲罐計量系統實現的，所述儲罐計量系統包含基于微波的液位計量單元，配置成通過^t波能量的反射來 感測儲罐中的產品的液位；溫度計量單元，配置成感測儲罐中的產品 的溫度；控制器，包括適用于儲罐計量系統與外部控制系統之間的通 信的外部接口、為管理外部接口上的通信而配置的處理電路、和封裝 在防爆外殼中并配置成將本質安全電力供應給計量單元的電源，所述 電源被配置成供應至少1.5W的本質安全電力；以及連接控制器和計 量單元的本質安全雙線總線，其中，所述雙線總線可用于將有關感測 的產品參數的測量信號從計量單元發送到控制器，并可用于將本質安 全電力從控制器供應到計量單元。
通過根據本發明的這個第二方面提供配置成供應至少1.5 W的 本質安全電力的本質安全電源，驚人地發現，包含基于微波的液位計 量單元和溫度計量單元的儲罐計量系統可以經由雙線通信總線被供 電。
因此，可以避免單獨的電力線，并可以減輕對圍繞基于微波的液 位計的防爆屏障的需求。從而可以相當大地降低安裝和采購成本。
與上面結合本發明的第一方面所述的那些類似的進一步效果也 可以通過本發明的這個第二方面取得。
根據本發明的第三方面，上述和其它目的是通過一種感測包含在 儲罐中的產品的產品參數的方法來實現的，所述方法包含如下步驟 提供配置成通過微波能量的反射來感測儲罐中的產品的液位的基于 微波的液位計量單元；提供適用于與外部控制系統通信的控制器；通 過本質安全雙線總線來連接基于微波的液位計量單元和控制器；以及 將所述雙線總線用于將有關感測的產品液位的測量信號從基于微波 的液位計量單元發送到控制器，并將本質安全電力從控制器供應到基 于微波的液位計量單元，其中，所述本質安全電力是根據大致長方形 輸出特性來提供的。
根據本發明的方法可以進一步包含如下步驟提供配置成感測附 加產品參數的至少一個附加感測單元。
與上面結合本發明的第一方面所述的那些類似的進一步效果也可以通過本發明的這個第三方面取得。
根據本發明的第四方面，上述和其它目的是通過一種用于感測包 含在儲罐中的產品的產品參數的儲罐計量系統來實現的，所述儲罐計
量系統包含基于微波的液位計量單元，配置成通過微波能量的反射 來感測儲罐中的產品的液位；至少一個附加計量單元，配置成感測至 少一個附加產品參數；控制器，包括適用于所述儲罐計量系統與外部 控制系統之間的通信的外部接口、為管理所述外部接口上的通信而配 置的處理電路、和配置成將本質安全電力供應給所述計量單元的電 源，所述電源具有大致長方形的輸出特性；以及連接所述控制器和所 述計量單元的本質安全雙線總線，其中，所述雙線總線可用于將有關 感測的產品參數的測量信號從計量單元發送到控制器，并用于將本質 安全電力從控制器供應到計量單元；其中，所述基于微波的液位計量 單元至少包括第一和第二測量信道，每個測量信道具有向儲罐中的所 述產品發送微波能量的發送器和接收反射的微波能量的接收器，其 中，用在所述第一測量信道中的^b皮可與用在所述第二測量信道中的 微波區別開。
與上面結合本發明的第一方面所述的那些類似的進一步效果也 可以通過本發明的這個第四方面取得。具體地說，在上述討論的系統 結構和方法內使用包括兩個測量信道的基于微波的液位計量單元被 證明是有利的。這樣的液位計量單元本身可從相同申請人的US 6 414 625和US 6 765 524中獲知，所述專利在這里通過引用而并入。


為了示范起見，現在參照示出本發明的當前優選實施例的附圖，
更詳細地描述本發明的這些和其它方面，在附圖中
圖1示意性地例示了根據本發明的儲罐計量系統的示范性應用；
圖2是根據本發明的儲罐計量系統的示意性例示；
圖3是根據本發明第一方面的優選實施例的儲罐計量系統的功
能方塊圖；圖4是示意性地例示根據本發明第一方面的電源特性的圖； 圖5是例示根據本發明第二方面的感測產品參數的方法的示意 性流程圖6是根據本發明的儲罐計量系統中的感測單元的自動配置方 法的第一實施例的示意性流程圖；以及
圖7是根據本發明的儲罐計量系統中的感測單元的自動配置方 法的第二實施例的示意性流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了作為根據本發明的儲罐計量系統的典型應用領域的 例子的儲罐場1。
在圖1中，舉例來說，三個儲罐2a-c的每一個被示出配有儲罐 計量系統，該儲罐計量系統包括在這里被示出為分立控制單元3a-c 的控制器、基于微波的液位計量單元4a-c以及溫度感測單元5a-c。儲 罐計量系統通過外部系統總線6與主計算機7連接，主計算機7被配 置成控制包含在儲罐2a-c中的產品的液位和其它參數。
參照圖2，現在描述根據本發明的儲罐計量系統20。
在圖2中，示出了包含產品21并配有根據本發明的儲罐計量系 統20的儲罐22。這里，溫度感測單元23、基于微波的液位計量單元 24、壓力感測單元25、顯示單元26、和用于將為傳統4-20 mA系統 配置的附加感測單元與儲罐計量系統20連接的集線器27通過雙線本 質安全總線28與控制器29連接。控制器29與外部控制系統31連接。 與雙線本質安全總線28連接的所有單元23-27經由總線28供電。儲 罐計量系統通過電力線30接收外部電力。
通常，控制器29封裝在防爆外殼中，從而使它適合用在儲罐22 附近的危險區內。
在圖3中，示出了根據本發明優選實施例的儲罐計量系統40的 功能方塊圖。這里，包括基于微波的液位計量單元和溫度計量單元的 三個感測單元41a-c經由本質安全雙線總線42并聯，經由內部接口44與控制器43連接。總線42適當地端接于端接電路45。控制器43 進一步具有外部接口 46，用于將儲罐計量系統40與根據在這里以三 種不同配置的形式例示的各種通信配置47a-c之一操作的外部控制系 統連接。
控制器43另外包括能夠輸送本質安全電力的電源49、為管理外 部接口上的通信而配置的處理電路50、和存儲器51。
通過電力線48接收外部電力的電源49具有如示意性地例示在圖 4中的大致長方形輸出特性。通過這種輸出特性，在仍然實現對本質 安全電力的要求的同時，可以將足夠量的電力供應給感測單元41a-c。
如圖4所示，電源49能夠輸送最大電壓Uo和最大電流I(j。
電源49能夠適當地將大于1.5 W的本質安全電力供應給包含在 儲罐計量系統中的感測單元。
兩種不同通信配置可以在通信協議方面以及在諸如連線、信令電 平等的物理參數方面不同。而且，應該明白，根據本發明的儲罐計量 系統可以與數量比這里所示的那些通信配置47a-c多得多的不同通信 配置連接。
為了能夠在各種通信配置47a-c上通信，使控制器43中的處理 電路50適用于模擬這些通信配置的每一個。為了管理與各種通信配 置的物理連接，使控制器適用于能夠經由適配器板(未示出)連接。
圖5示出了例示根據本發明的感測產品參數的方法的示意性流程圖。
在第一步驟60和61中，提供基于微波的液位計量單元和控制器。 在隨后的步驟62中，通過本質安全雙線總線來連接基于微波的液位 計量單元和控制器，所述本質安全雙線總線在隨后的步驟63中，用 于將有關感測的產品液位的測量信號從基于微波的液位計量單元發 送到控制器，并將本質安全電力從控制器供應到基于微波的液位計量 單元。
自動配置
現在參照圖3,通常需要配置與本質安全雙線總線42連接的感測單元41a-c。如果系統本身能夠自動配置，則會給儲罐計量系統40 的用戶帶來極大好處。圖6和7示意性地示出了自動配置根據本發明 優選實施例的儲罐計量系統40的方法的兩個實施例。
根據如圖6所示的第一實施例，在第一步驟70中，處理電路50 經由內部接口 44接收標識第一感測單元的第一ID碼IDi。在隨后的 步驟71中，從存儲在存儲器51中的數據庫中獲取與第一 ID碼IDi 相對應的配置數據CDi。在隨后的步驟72中，經由內部接口44，在 總線42上將這個配置數據CDi發送到第一感測單元41a。在接收到 適當配置數據CD!之后，現在為當前實現配置第一感測單元41a。對 于發生變化的配置，可以經由內部和/或外部接口將與感測單元41a-c 相對應的新配置數據下載到存儲器51中。
根據如圖7所示的第二實施例，在步驟80中，將新的第一感測 單元41a加入儲罐計量系統。在隨后的步驟81中，處理電路50通過 內部接口 44接收標識第一感測單元41a的第一ID碼IDh在隨后的 步驟82中，從存儲在存儲器51中的數據庫中獲取與第一 ID碼IDi 相對應的配置數據CD" C2，3和T。這里，CD!是有關第一感測單元 41a的配置的數據，C2，3是描述第一感測單元41a與第二和第三感測 單元41b-c之間的連接的數據，以及T是描述第一感測單元41a、第 二和第三感測單元41b-c各自與控制器43之間的信息流的數據。在隨 后的步驟83中，通過內部接口 44，在總線42上將這個配置數據CDp Cw和T的所選部分發送到第一、第二和第三感測單元41a-c。在接收 到適當配置數據CDp Q，3和T之后，現在為當前實現配置儲罐計量 系統40。對于發生變化的配置，可以經由內部和/或外部接口將與感 測單元41a-c相對應的新配置數據下載到存儲器51中。
本領域的普通技術人員應該認識到，本發明決不會局限于上述的 優選實施例。相反，可以在所附權利要求書的范圍內作出許多修改和 改變。例如，像在可運輸容器上和在加工工業應用中那樣，可以存在 幾個其它應用領域。而且，當然可以使用數量比本描述中多或少的感 測單元。另外，外部協議可以與內部協議相同。此外，有跡象表明，可以通過與雙線總線是否提供任何本質安全 電力無關地經由不同的雙線連接將電力傳送給基于微波的液位計量 單元、與控制器中是否存在電源無關地進一步將電源安排在基于微波 的液位計量單元、以及保持系統中基于微波的液位計量單元與任何進 一步的計量單元之間的本質安全雙線總線，來實現與所要求發明有關 的另一種有利和創新的解決方案，其中，系統中的每個電源可以具有 或可以不具有大致長方形的輸出特性。
術語"感測單元"和"計量單元"在本發明的上下文中一般應該認 為具有相同的含義。例如，在可應用的場合，第一感測單元應該理解 為基于微波的液位計量單元，以及第二感測單元應該理解為溫度計量 單元。可以配置第三感測單元來感測的進一步參量包括質量、水交界 液位、和氣壓。
在根據本發明的儲罐計量系統中，控制器的處理電路可以進一 步 配置成根據來自所述基于微波的液位計量單元、所述溫度感測單元、 和可能進一步的感測單元的輸入，來建立包括液體溫度、蒸汽溫度、 液體密度、局部壓力、和污染存在的診斷參量。
權利要求
1. 一種用于感測包含在儲罐中的產品的產品參數的儲罐計量系統，包含基于微波的液位計量單元，配置成通過微波能量的反射來感測儲罐中的所述產品的液位；溫度計量單元，配置成感測儲罐中的所述產品的溫度；控制器，包括適用于使能所述儲罐計量系統與外部控制系統之間的通信的外部接口；為管理所述外部接口上的通信而配置的處理電路；和配置成將本質安全電力供應給所述計量單元的電源，所述電源具有大致長方形的輸出特性；以及連接所述控制器和所述計量單元的本質安全雙線總線，其中，所述雙線總線可用于將有關感測的產品參數的測量信號從所述計量單元發送到控制器，并將本質安全電力從所述控制器供應到計量單元。
2. 根據權利要求1所述的儲罐計量系統，其中，所述電源封裝 在防爆外殼中。
3. 根據權利要求l-2的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述計量單元的至少一個包含容錯增強裝置，以便使安全滲透到儲罐 的內部。
4. 根據權利要求l-3的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述電源被配置成供應至少1.5 W的本質安全電力。
5. 根據權利要求1-4的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述處理電路進一步配置成處理從所述計量單元的至少一個獲得的 數據。
6. 根據權利要求l-5的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述本質安全雙線總線被配置成使得能夠以大于5千位/秒的速率進 行數字通信。
7. 根據權利要求l-6的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述速率大于25千位/秒。
8. 根據權利要求l-7的任何一項所述的儲罐計量系統，其中，所述基于微波的液位計量單元適用于發送連續信號，以及其中，所述 基于微波的液位計量單元包含適用于根據接收的回波信號與基準信 號之間的相位差來確定儲罐液位的處理電路。
9. 根據權利要求1-8的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述基于微波的液位計量單元適用于發送脈沖信號，以及其中，所述 基于微波的液位計量單元包含適用于根據發送脈沖信號與接收所述 信號的回波之間的時間來確定填充液位的處理電路。
10. 根據權利要求1 一 9的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述通信管理包括在外部通信協議與內部通信協議之間轉換信號。
11. 根據權利要求1 - 10的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述通信管理包括在多個外部通信協議的每一個與內部通信協議之 間轉換信號。
12. 根據權利要求10或11所述的儲罐計量系統，其中，所述內 部通信協議符合Fieldbus Hl。
13. 根據權利要求1 - 12的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述控制器是為多個外部接口的每一個配置的，每個外部接口適用于 經由相應外部通信鏈路將所述儲罐計量系統與所述控制系統連接。
14. 根據權利要求1 - 13的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述處理電路進一步適用于識別并自動配置第一和第二感測單元的 至少一個。
15. 根據權利要求14所述的儲罐計量系統，其中，所述自動配 置包括配置所述第一和第二感測單元之間的功能連接。
16. 根據權利要求14或15所述的儲罐計量系統，其中，所述自 動配置包括配置所述第一和第二感測單元的所述至少一個與控制器 之間以及所述第 一和第二感測單元之間的信息流。
17. 根據權利要求14-16的任何一項所述的儲罐計量系統，其中，所述控制器進一步包含配置成存儲所述第一和第二感測單元的至少一個的ID和配置數據的存儲器。
18. 根據權利要求1 — 17的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述基于微波的液位計量單元包含向儲罐中的產品的表面發送測量信號的發送器； 從儲罐接收回波信號的接收器；和根據所述回波信號來確定儲罐中的所述產品的液位的處理電路。
19. 根據權利要求1 - 18的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述儲罐計量系統進一步至少包含配置成感測第三產品參數的第三 感領'J單元。
20. 根據權利要求19所述的儲罐計量系統，其中，所述第三感 測單元被配置成感測溫度、壓力、流量、密度、pH、傳導率和粘度的 至少一個或它們的組合。
21. 根據權利要求1-20的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述控制器的處理電路進一步配置成根據來自所述基于微波的液位 計量單元、所述溫度感測單元、和可能進一步的感測單元的輸入，來 建立包括液體溫度、蒸汽溫度、液體密度、局部壓力、和污染存在的 診斷參量。
22. 根據權利要求1 - 21的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述控制器進一步配置成將所述儲罐計量系統與外部控制系統之間 的通信限制為僅是所述雙線總線上的通信的子集。
23. —種構成根據權利要求1 - 22的任何一項所述的儲罐計量系 統中的計量單元或感測單元的計量單元，其中，所述計量單元包含存 儲計量單元ID的計量單元存儲器，以及其中，所述計量單元被安排 成將所述計量單元ID傳送到控制器，以便與存儲在控制器的存儲器 中的計量單元ID相比較。
24. 根據權利要求1-22的任何一項所述的儲罐計量系統中的計 量單元的使用，其中，所述計量單元包含存儲計量單元ID的計量單 元存儲器，以及其中，所述計量單元被安排成將所述計量單元ID傳送到控制器，以便與存儲在控制器的存儲器中的計量單元ID相比較。
25. —種用于感測包含在儲罐中的產品的產品參數的儲罐計量系 統，包含基于微波的液位計量單元，配置成通過微波能量的反射來感測儲 罐中的所述產品的液位；溫度計量單元，配置成感測儲罐中的所述產品的溫度； 控制器，包括適用于使能所述儲罐計量系統與外部控制系統之間的通信 的外部接口；為管理所述外部接口上的通信而配置的處理電路；和 封裝在防爆外殼中并配置成將本質安全電力供應給所述計量單元的電源，所述電源被配置成供應至少1.5 W的本質安全電力；以及連接所述控制器和所述計量單元的本質安全雙線總線，其中，所 述雙線總線可用于將有關感測的產品參數的測量信號從所述計量單 元發送到控制器，并用于將本質安全電力從所述控制器供應到計量單 元。
26. 根據權利要求25所述的儲罐計量系統，其中，所述電源封 裝在防爆外殼中。
27. 根據權利要求2S-26的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，所述溫度計量單元包含容錯增強裝置，以便使能安全滲透到儲罐 的內部。
28. 根據權利要求25或27所述的儲罐計量系統，其中，所述處 理電路進一步配置成處理從所述計量單元的至少一個獲得的數據。
29. 根據權利要求25-28的任何一項所迷的儲罐計量系統，其 中，所述本質安全雙線總線被配置成使得能夠以大于5千位/秒的速率 進行數字通信。
30. 根據權利要求29所述的儲罐計量系統，其中，所述速率大 于25千位/秒。
31. 根據權利要求25-30的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，所述基于微波的液位計量單元適用于發送連續信號，以及其中， 所述基于微波的液位計量單元包含適用于根據接收的回波信號與基 準信號之間的相位差來確定儲罐液位的處理電路。
32. 根據權利要求25-31的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，所述基于微波的液位計量單元適用于發送脈沖信號，以及其中， 所述基于微波的液位計量單元包含適用于根據發送脈沖信號與接收 所述信號的回波之間的時間來確定填充液位的處理電路。
33. 根據權利要求25-32的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，所述通信管理包括在外部通信協議與內部通信協議之間轉換信號。
34. 根據權利要求33所述的儲罐計量系統，其中，所述通信管 理包括在多個外部通信協議的每一個與內部通信協議之間轉換信號。
35. 根據權利要求33或34所述的儲罐計量系統，其中，所述內 部通信協i義符合Fieldbus Hl。
36. 根據權利要求25-35的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，所述控制器是為多個外部接口的每一個配置的，每個外部接口適 用于經由相應外部通信鏈路將所述儲罐計量系統與所述控制系統連 接。
37. 根據權利要求25-36的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，所述處理電路進一步適用于識別和自動配置第一和第二感測單元 的至少一個。
38. 根據權利要求37所述的儲罐計量系統，其中，所述自動配 置包括配置所述第一和第二感測單元之間的功能連接。
39. 根據權利要求38所述的儲罐計量系統，其中，所述自動配 置包括配置所述第一和第二感測單元的所述至少一個與控制器之間 以及所述第 一和第二感測單元之間的信息流。
40. 根據權利要求37-39的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，所述控制器進一步包含配置成存儲所述第一和第二感測單元的至少一個的ID和配置數據的存儲器。
41. 根據權利要求25-40的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，基于微波的液位計量單元包含向儲罐中的產品的表面發送測量信號的發送器； 從儲罐接收回波信號的接收器；和根據所述回波信號來確定儲罐中的所述產品的液位的處理電路。
42. 根據權利要求25-41的任何一項所述的儲罐計量系統，其 中，所述儲罐計量系統進一步至少包含配置成感測第三產品參數的第 三感測單元。
43. 根據權利要求42所述的儲罐計量系統，其中，所述第三感 測單元被配置成感測溫度、壓力、流量、密度、pH、傳導率和粘度的 至少一個或它們的組合。
44. 根據權利要求1 - 43的任何一項所述的儲罐計量系統，其中， 所述控制器的處理電路進一步配置成根據來自所述基于微波的液位 計量單元、所述溫度感測單元、和可能進一步的感測單元的輸入，來 建立包括液體溫度、蒸汽溫度、液體密度、局部壓力、和污染存在的 診斷參量。
45. 根據權利要求1 - 44的任何一項所迷的儲罐計量系統，其中， 所述控制器進一步配置成將所述儲罐計量系統與外部控制系統之間 的通信限制為僅是所述雙線總線上的通信的子集。
46. —種構成根據權利要求1-45的任何一項所述的儲罐計量系 統中的計量單元或感測單元的計量單元，其中，所述計量單元包含存 儲計量單元ID的計量單元存儲器，以及其中，所述計量單元被安排 成將所述計量單元ID傳送到控制器，以便與存儲在控制器的存儲器 中的計量單元ID相比較。
47. 根據權利要求1-45的任何一項所述的儲罐計量系統中的計 量單元的使用，其中，所述計量單元包含存儲計量單元ID的計量單 元存儲器，以及其中，所述計量單元被安排成將所述計量單元ID傳 送到控制器，以便與存儲在控制器的存儲器中的計量單元ID相比較。
48. —種用于感測包含在儲罐中的產品的產品參數的方法，包含 如下步驟提供配置成通過微波能量的反射來感測儲罐中的所述產品的液 位的基于微波的液位計量單元；提供適用于使能與外部控制系統的通信的控制器；通過本質安全雙線總線來連接所述基于微波的液位計量單元和 所述控制器；以及將雙線總線用于將有關感測的所述產品液位的測量信號從基于 微波的液位計量單元發送到控制器，并用于將本質安全電力從所述控 制器供應到基于微波的液位計量單元，其中，所述本質安全電力是根據大致長方形的輸出特性提供的。
49. 根據權利要求48所述的方法，其中，提供至少1.5W的本 質安全電力。
50. 根據權利要求48或49所述的方法，進一步包含如下步驟 提供配置成感測附加產品參數的至少一個附加感測單元。
51. 根據權利要求48-50的任何一項所述的方法，其中，基于 微波的液位計量單元被配置成通過如下子步驟，通過微波能量的反射 來感測儲罐中的所述產品的液位向填充材料的表面發送測量信號； 從儲罐接收回波信號；和根據所述接收的回波信號來計算儲罐中的所述產品的液位。
52. 根據權利要求48-51的任何一項所述的方法，其中，連續 地發送所述測量信號，以及其中，根據接收的回波信號與基準信號之 間的相位差來確定儲罐中的所述產品的液位。
53. 根據權利要求48-52的任何一項所述的方法，其中，脈沖 地發送所述測量信號，以及其中，根據發送脈沖信號與接收所述信號 的回波之間的時間來確定儲罐中的產品的液位。
54. 根據權利要求48 -53的任何一項所述的方法，進一步包含 如下步驟將儲罐計量系統與所述外部控制系統連接；和 在外部通信協議與內部通信協議之間轉換信號。
55. 根據權利要求48-54的任何一項所述的方法，其中，所述控制器適用于通過如下子步驟來識別和自動配置所述感測單元的至 少一個從所述感測單元的至少一個接收所述感測單元的ID; 從數據庫中獲取與所述接收的ID相對應的配置數據；和 利用所述配置數據來配置所述至少一個感測單元。
56. 根據權利要求55所述的方法，其中，所述數據庫存儲在包 含在所述控制器中的存儲器中。
57. 根據權利要求48-56的任何一項所述的方法，其中，所述 控制器的處理電路根據來自所述基于微波的液位計量單元、所述溫度 感測單元、和可能進一步的感測單元的輸入，來建立包括液體溫度、 蒸汽溫度、液體密度、局部壓力、和污染存在的診斷參量。
58. 根據權利要求48-57的任何一項所述的方法，其中，所述 控制器將所述儲罐計量系統與外部控制系統之間的通信限制為僅是 所述雙線總線上的通信的子集。
59. 根據權利要求48-58的任何一項所述的方法，包含 將計量單元ID存儲在所迷控制器的存儲器中； 將計量單元ID存儲在計量單元的存儲器中； 將計量單元ID從所述計量單元傳送到所述控制器；以及 在所述控制器中將傳送的計量單元ID與存儲在控制器的所述存儲器中的計量單元ID相比較。
60. —種用于感測包含在儲罐中的產品的產品參數的儲罐計量系 統，包含基于微波的液位計量單元，配置成通過微波能量的反射來感測儲 罐中的所述產品的液位；至少一個附加計量單元，配置成感測至少一個附加產品參數； 控制器，包括適用于使能所述儲罐計量系統與外部控制系統之間的通信 的外部接口；為管理所述外部接口上的通信而配置的處理電路；和 配置成將本質安全電力供應給所述計量單元的電源，所述 電源具有大致長方形的輸出特性；以及連接所述控制器和所述計量單元的本質安全雙線總線，其中，所 述雙線總線可用于將有關感測的產品參數的測量信號從所述計量單 元發送到控制器，并用于將本質安全電力從所述控制器供應到計量單 元，其中，所述基于微波的液位計量單元至少包括第一和第二測量信 道，每個測量信道具有用于向儲罐中的所述產品發送微波能量的發送 器和用于接收反射的微波能量的接收器，其中，用在所述第一測量信 道中的微波可與用在所述第二測量信道中的微波區別開。
全文摘要
本發明公開了一種用于感測包含在儲罐中的產品的產品參數的儲罐計量系統。該系統包含基于微波的液位計量單元和溫度計量單元。系統的控制器包括適用于儲罐計量系統與外部控制系統之間的通信的外部接口；為管理外部接口上的通信而配置的處理電路；以及配置成將本質安全電力供應給計量單元的電源，其中，所述電源具有改進的輸出特性。并且，提供了連接控制器和計量單元的本質安全雙線總線，其中，所述雙線總線可用于將有關感測的產品參數的測量信號從計量單元發送到控制器，并用于將本質安全電力從控制器供應到計量單元。
文檔編號G01S13/88GK101287971SQ200680038016
公開日2008年10月15日 申請日期2006年10月13日 優先權日2005年10月14日
發明者K·阿道夫松, L·O·拉森, L·哈格, O·愛德沃森 申請人:羅斯蒙特雷達液位股份公司