專利名稱：用于在兩個(gè)測(cè)量變送器之間傳遞測(cè)量值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在兩個(gè)測(cè)量變速器之間傳遞測(cè)量值的方法，正如在權(quán)利要求1的前序部分中所述。
測(cè)量變送器在過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)的許多情況中得到使用，它們用于檢測(cè)和/或影響過(guò)程變量。這種測(cè)量變送器的例子有料位測(cè)量?jī)x表、流量測(cè)量?jī)x表、壓力及溫度測(cè)量?jī)x表、pH氧化還原電位測(cè)量?jī)x表、電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x表等，它們作為檢測(cè)相應(yīng)的過(guò)程變量料位、流量、壓力、溫度、pH值和電導(dǎo)率的傳感器。
許多這種測(cè)量變速器由Endress+Hauser公司制造并銷(xiāo)售。
通常，測(cè)量變速器經(jīng)由通信連接與上位單元相連，上位單元例如控制系統(tǒng)或單元(PLC)。這種通信連接的一個(gè)例子是HART標(biāo)準(zhǔn)。借助于這種標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量變速器可以將數(shù)據(jù)以數(shù)字和模擬形式傳遞至控制系統(tǒng)。另外，以這種方式，測(cè)量變速器可以借助于相應(yīng)的操作單元而被非常容易地參數(shù)化并投入運(yùn)行。使用已知的4-20mA技術(shù)將測(cè)量值以模擬形式傳遞至控制系統(tǒng)。由于HART通信基于主-從原理工作，所以測(cè)量變速器只能遵循主機(jī)的請(qǐng)求而將數(shù)據(jù)傳遞至控制系統(tǒng)。
在某些情況中，還期望在多個(gè)測(cè)量變速器和控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞。這種數(shù)據(jù)交換例如在HART-Multi-Drop操作中是可能的。在這種情況中，一個(gè)缺點(diǎn)在于，連接至HART-Multi-Drop網(wǎng)絡(luò)并且具有非零地址的每一個(gè)測(cè)量變速器都必須擁有4mA的恒定電流消耗。在HART-Multi-Drop操作中可能有到控制系統(tǒng)的模擬信號(hào)傳遞。
在一些應(yīng)用中，必須確定從不同測(cè)量變速器的測(cè)量值推導(dǎo)出的測(cè)量變量并在之后對(duì)其進(jìn)一步處理。這樣的一種可能性是將測(cè)量值傳遞到控制系統(tǒng)并運(yùn)行那里提供的分析程序用于進(jìn)一步處理測(cè)量值。然而，這種方法具有多種缺點(diǎn)。一方面，控制系統(tǒng)的重編程非常復(fù)雜。另外，在計(jì)算機(jī)中的分析程序是高度應(yīng)用特定的并且需要專門(mén)技能，而這只有從測(cè)量變速器的制造者才可以得到并且僅僅是有限地泄露的。另外，控制系統(tǒng)是被設(shè)計(jì)用于控制任務(wù)而并不適用于應(yīng)用特定的測(cè)量值分析。將這些應(yīng)用特定的功能性集成入控制系統(tǒng)儀表將意味著對(duì)于控制系統(tǒng)制造者的可觀的額外花費(fèi)。
對(duì)于從不同測(cè)量變速器的測(cè)量值推導(dǎo)出的測(cè)量變量的確定和進(jìn)一步處理的另一種可能是將測(cè)量值傳遞至流量計(jì)算機(jī)(例如，Endress+Hauser Wetzer公司的RMS621)并在這個(gè)流量計(jì)算機(jī)中進(jìn)一步處理。然后，經(jīng)進(jìn)一步處理的數(shù)據(jù)被從流量計(jì)算機(jī)傳遞至控制系統(tǒng)。這種方法中的決定性缺點(diǎn)在于，為此在處理鏈中需要另一個(gè)單元，并且測(cè)量值通常是經(jīng)由模擬接口傳遞的，這個(gè)因素可能導(dǎo)致精確度下降。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于在兩個(gè)測(cè)量變速器之間傳遞測(cè)量值的方法，該方法不具有前述缺點(diǎn)并且可以簡(jiǎn)單及成本低廉地實(shí)施。
這個(gè)目的通過(guò)權(quán)利要求1限定的方法實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的具有優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步發(fā)展在從屬權(quán)利要求中給出。
本發(fā)明的基本思想在于，對(duì)于經(jīng)由兩個(gè)通信連接向作為主機(jī)的控制系統(tǒng)根據(jù)主-從原理傳遞數(shù)據(jù)信號(hào)和傳遞模擬信號(hào)的兩個(gè)測(cè)量變速器，提供附加通信連接，用于在兩個(gè)通信連接之間傳遞數(shù)字信號(hào)，其中接收端測(cè)量變速器根據(jù)發(fā)送端測(cè)量變速器的至少一個(gè)特征值檢查傳入的信號(hào)，以僅僅找到需要的測(cè)量變量。
在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，測(cè)量變速器和控制系統(tǒng)之間的通信遵循HART標(biāo)準(zhǔn)。以這種方式，測(cè)量變速器可以以模擬方式以及數(shù)字方式與控制系統(tǒng)通信，并且還可以根據(jù)HART標(biāo)準(zhǔn)而數(shù)字地彼此交換數(shù)據(jù)。
特征值可以是在HART標(biāo)準(zhǔn)中建立的單元特征數(shù)。每一單元特征數(shù)基于特定單元(例如，壓力、溫度等)特征化測(cè)量值。
為了發(fā)送端測(cè)量變速器將它的測(cè)量值以規(guī)則的間隔傳遞至接收端測(cè)量變速器，發(fā)送端測(cè)量變速器被設(shè)置為HART猝發(fā)方式。以這種方式，即使作為從設(shè)備，測(cè)量變速器也可以獨(dú)立于主機(jī)的請(qǐng)求而發(fā)送其測(cè)量值。
在另一實(shí)施例中，接收端測(cè)量變速器以主機(jī)模式工作，用于周期性讀出發(fā)送端測(cè)量變速器的測(cè)量值。
為了確定推導(dǎo)出的測(cè)量變量，在接收端測(cè)量變速器中安裝計(jì)算單元。
在本發(fā)明的特殊實(shí)施例中，接收端測(cè)量變速器是漩渦測(cè)量?jī)x表，并且發(fā)送端測(cè)量變速器是壓力測(cè)量?jī)x表，具有分析程序，該程序從流速和壓力確定推導(dǎo)出的測(cè)量變量，例如質(zhì)量流量值、標(biāo)準(zhǔn)體積流量值或熱流量值。
現(xiàn)在根據(jù)附圖中顯示的實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明，附圖中

圖1是與控制系統(tǒng)相連的兩個(gè)測(cè)量變速器的示意表示。
圖1示意性顯示了過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)的兩個(gè)測(cè)量變速器M1、M2如何經(jīng)由通信連接KOM1、KOM2與控制系統(tǒng)L相連。兩個(gè)測(cè)量變速器的電壓供應(yīng)經(jīng)由兩個(gè)測(cè)量變速器饋送設(shè)備MUS1和MUS2進(jìn)行，這兩個(gè)設(shè)備集成在通信連接KOM1或KOM2中。通信連接KOM1或KOM2是到各自測(cè)量變速器M1或M2的兩線連接。在通信連接KOM1或KOM2內(nèi)部提供通信連接KOM3，數(shù)字信號(hào)可以經(jīng)由它在兩個(gè)通信連接KOM1或KOM2之間交換。出于安全原因，在通信連接KOM3中提供兩個(gè)HART耦合器K1或K2，它們實(shí)現(xiàn)在通信連接KOM3中的流電隔離。虛線表示的是用于在兩個(gè)測(cè)量變速器M1、M2之間傳遞測(cè)量值的通信路徑。數(shù)據(jù)傳遞是經(jīng)由通信連接KOM3之間進(jìn)行的，而不經(jīng)由控制系統(tǒng)L。
控制系統(tǒng)L主要用于實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)?？刂葡到y(tǒng)L和測(cè)量變速器M1之間的通信或者經(jīng)由4-20mA電流回路或者經(jīng)由數(shù)字HART信號(hào)進(jìn)行。測(cè)量變速器M1可以是例如壓力測(cè)量變速器。測(cè)量變速器M2例如是Endress+Hauser公司的漩渦測(cè)量?jī)x表Prowirl 73。
現(xiàn)在詳細(xì)本發(fā)明的方法。經(jīng)由通信連接KOM3，數(shù)字信號(hào)可以從測(cè)量變速器M1傳遞到測(cè)量變速器M2。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，僅需要測(cè)量變速器M2的少量重編程。對(duì)于測(cè)量變速器M1，可以使用具有HART接口的任何壓力測(cè)量?jī)x表。由于控制系統(tǒng)L不參與這個(gè)數(shù)據(jù)交換，控制系統(tǒng)編程中的改變不是必須的。這很重要。
為了能夠找到期望的測(cè)量值并且處理它，接收端測(cè)量變速器M2根據(jù)測(cè)量變速器M1的至少一個(gè)特征值檢查從發(fā)送端測(cè)量變速器傳入的信號(hào)。然后，屬于這個(gè)特征值的測(cè)量值被在測(cè)量變速器M2中進(jìn)一步處理。需要的壓力測(cè)量值被經(jīng)由HART標(biāo)準(zhǔn)中建立的單元特征數(shù)而識(shí)別。
為了使測(cè)量變速器M1將其測(cè)量值傳遞至測(cè)量變速器M2，使用操作設(shè)備(例如，手持設(shè)備)將測(cè)量變速器M1設(shè)置為HART猝發(fā)模式。在這種模式中，測(cè)量變速器M1傳遞其測(cè)量值而無(wú)需來(lái)自控制系統(tǒng)L的請(qǐng)求。于是，測(cè)量變速器M1的當(dāng)前測(cè)量值對(duì)于測(cè)量變速器M2永遠(yuǎn)是可用的，從而在測(cè)量變速器M2中提供的計(jì)算單元中也可以確定當(dāng)前推導(dǎo)出的測(cè)量變量。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，測(cè)量變速器M2在其啟動(dòng)期間對(duì)于通信連接K2監(jiān)控傳入的猝發(fā)報(bào)告。如果沒(méi)有發(fā)生猝發(fā)報(bào)告，那么測(cè)量變速器M2令測(cè)量變速器M1進(jìn)入猝發(fā)模式。如果成功，則可以執(zhí)行上述數(shù)據(jù)傳遞方法。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，測(cè)量變速器M2以主機(jī)模式工作。在這種模式中，主機(jī)M2周期性讀出測(cè)量變速器M1的測(cè)量值。然而，這種模式僅允許一個(gè)其它主機(jī)，例如控制系統(tǒng)L。在這種情況中，不再能附加用于參數(shù)化測(cè)量變速器M1或M2的操作單元，因?yàn)椴僮鲉卧仨毧偸怯米髦鳈C(jī)。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，特殊的測(cè)量變速器M2可以與來(lái)自不同制造者的不同測(cè)量變速器M1使用，以從這兩個(gè)測(cè)量變速器的測(cè)量值確定特定的相關(guān)的測(cè)量變量。本發(fā)明的另一個(gè)方面在于，在控制系統(tǒng)L無(wú)需實(shí)現(xiàn)編程的改變。本發(fā)明的另一個(gè)方面在于，測(cè)量變速器M1的測(cè)量值被數(shù)字地傳遞至測(cè)量變速器M2，而沒(méi)有由例如數(shù)模轉(zhuǎn)換和后續(xù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換而引起的精度降低。控制系統(tǒng)L獨(dú)立于通信連接KOM3與測(cè)量變速器M1或M2通信。只有在測(cè)量變速器M2需要微小的軟件改動(dòng)。
借助于本發(fā)明的方法，可以在兩個(gè)測(cè)量變速器M1和M2之間實(shí)現(xiàn)測(cè)量值的簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳遞。
權(quán)利要求
1.用于在兩個(gè)測(cè)量變送器之間傳遞測(cè)量值的方法，其中兩個(gè)測(cè)量變送器經(jīng)由兩個(gè)通信連接向用作主機(jī)的控制系統(tǒng)根據(jù)主/從原理傳遞數(shù)字信號(hào)并且傳遞模擬信號(hào)，其特征在于，數(shù)字信號(hào)還通過(guò)附加通信連接而在兩個(gè)測(cè)量變送器之間傳遞，并且在接收端測(cè)量變送器中根據(jù)發(fā)送端測(cè)量變送器的至少一個(gè)特征值檢查傳入的數(shù)字信號(hào)，以找出在接收端測(cè)量變送器中進(jìn)行分析所需的測(cè)量值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中測(cè)量變速器和控制系統(tǒng)之間的通信遵循HART標(biāo)準(zhǔn)
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中接收端測(cè)量變速器分析與數(shù)值相關(guān)聯(lián)的單元特征數(shù)。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中發(fā)送端測(cè)量變速器被設(shè)置為HART猝發(fā)方式，用于以規(guī)則的間隔傳遞其測(cè)量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中接收端測(cè)量變速器以主機(jī)模式工作，并且周期性讀出發(fā)送端測(cè)量變速器的測(cè)量值。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中接收端測(cè)量變速器和發(fā)送端測(cè)量變速器檢測(cè)不同的測(cè)量變量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中在接收端測(cè)量變速器中安裝具有分析程序的計(jì)算單元，其從不同的測(cè)量變量中確定推導(dǎo)出的測(cè)量變量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中接收端測(cè)量變速器是漩渦測(cè)量?jī)x表并且發(fā)送端測(cè)量變速器是壓力測(cè)量?jī)x表，它們分別確定介質(zhì)中的流速和壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中漩渦測(cè)量?jī)x表中安裝流量計(jì)算單元，其從介質(zhì)的壓力值和流速確定推導(dǎo)出的測(cè)量變量(例如，熱流的值)。
10.根據(jù)權(quán)利要求所述的方法，其中具有附加安裝的溫度傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在漩渦測(cè)量?jī)x表中安裝流量計(jì)算單元，其從介質(zhì)的流速、溫度值和壓力確定推導(dǎo)出的測(cè)量變量(例如，熱流值或質(zhì)量流量值)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中接收端測(cè)量變速器具有附加安裝的溫度傳感器并且發(fā)送端測(cè)量變速器是溫度測(cè)量?jī)x表。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在漩渦測(cè)量?jī)x表中安裝流量計(jì)算單元，其從介質(zhì)的流速、漩渦測(cè)量?jī)x表的溫度傳感器的溫度值和溫度測(cè)量?jī)x表的溫度值確定推導(dǎo)出的測(cè)量變量(例如，電力泄漏)。
14.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中接收端測(cè)量變速器是漩渦測(cè)量?jī)x表并且發(fā)送端測(cè)量變速器是溫度測(cè)量?jī)x表，其確定介質(zhì)中的流速和溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中在漩渦測(cè)量?jī)x表中安裝流量計(jì)算單元，其從介質(zhì)的流速和溫度確定推導(dǎo)出的測(cè)量變量(例如，液體或飽和蒸汽的熱流值或質(zhì)量流量值)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15之一所述的方法，其中接收端測(cè)量變速器接收并分析來(lái)自多于一個(gè)發(fā)送端測(cè)量變速器的信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求8至16之一所述的方法，其中接收端測(cè)量變速器是科里奧利流量測(cè)量?jī)x表、磁感應(yīng)或熱工作的測(cè)量?jī)x表。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在兩個(gè)測(cè)量變送器之間傳遞測(cè)量值的方法，其中兩個(gè)測(cè)量變送器經(jīng)由兩條通信連接向用作主機(jī)的控制系統(tǒng)傳遞模擬信號(hào)并且根據(jù)主/從原理傳遞數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)還通過(guò)附加通信連接而在兩個(gè)測(cè)量變送器之間傳遞，并且在接收端測(cè)量變送器中根據(jù)發(fā)送端測(cè)量變送器的至少一個(gè)特征值檢查傳入的數(shù)字信號(hào)，以找出在接收端測(cè)量變送器中進(jìn)行分析所需的測(cè)量值。
文檔編號(hào)G05B19/418GK1875331SQ200480032731
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者沃爾特·博斯特, 拉爾夫·烏林, 奧利弗·塞弗特, 奧勒·庫(kù)戴爾, 奧利弗·波普 申請(qǐng)人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司