CN100565394C - 用于在两个测量变送器之间传递测量值的方法 - Google Patents

用于在两个测量变送器之间传递测量值的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在两个测量变送器之间传递测量值的方法，其中两个测量变送器经由两条通信连接向用作主机的控制系统传递模拟信号并且根据主/从原理传递数字信号。数字信号还通过附加通信连接而在两个测量变送器之间传递，并且在接收端测量变送器中根据发送端测量变送器的至少一个特征值检查传入的数字信号，以找出在接收端测量变送器中进行分析所需的测量值。

Description

用于在两个测量变送器之间传递测量值的方法
本发明涉及一种用于在两个测量变送器之间传递测量值的方法，正如在权利要求1的前序部分中所述。
测量变送器在过程自动化技术的许多情况中得到使用，它们用于检测和/或影响过程变量。这种测量变送器的例子有料位测量仪表、流量测量仪表、压力及温度测量仪表、pH氧化还原电位测量仪表、电导率测量仪表等，它们作为检测相应的过程变量料位、流量、压力、温度、pH值和电导率的传感器。
许多这种测量变送器由公司制造并销售。
通常，测量变送器经由通信连接与上位单元相连，上位单元例如控制系统或单元(PLC)。这种通信连接的一个例子是标准。借助于这种标准，测量变送器可以将数据以数字和模拟形式传递至控制系统。另外，以这种方式，测量变送器可以借助于相应的操作单元而被非常容易地参数化并投入运行。使用已知的4-20mA技术将测量值以模拟形式传递至控制系统。由于HART通信基于主-从原理工作，所以测量变送器只能遵循主机的请求而将数据传递至控制系统。
在某些情况中，还期望在多个测量变送器和控制系统之间的数据传递。这种数据交换例如在HART-Multi-Drop操作中是可能的。在这种情况中，一个缺点在于，连接至HART-Multi-Drop网络并且具有非零地址的每一个测量变送器都必须拥有4mA的恒定电流消耗。在HART-Multi-Drop操作中可能有到控制系统的模拟信号传递。
在一些应用中，必须确定从不同测量变送器的测量值推导出的测量变量并在之后对其进一步处理。这样的一种可能性是将测量值传递到控制系统并运行那里提供的分析程序用于进一步处理测量值。然而，这种方法具有多种缺点。一方面，控制系统的重编程非常复杂。另外，在计算机中的分析程序是高度应用特定的并且需要专门技能，而这只有从测量变送器的制造者才可以得到并且仅仅是有限地泄露的。另外，控制系统是被设计用于控制任务而并不适用于应用特定的测量值分析。将这些应用特定的功能性集成入控制系统仪表将意味着对于控制系统制造者的可观的额外花费。
对于从不同测量变送器的测量值推导出的测量变量的确定和进一步处理的另一种可能是将测量值传递至流量计算机(例如，Endress+Hauser Wetzer公司的RMS621)并在这个流量计算机中进一步处理。然后，经进一步处理的数据被从流量计算机传递至控制系统。这种方法中的决定性缺点在于，为此在处理链中需要另一个单元，并且测量值通常是经由模拟接口传递的，这个因素可能导致精确度下降。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于在两个测量变送器之间传递测量值的方法，该方法不具有前述缺点并且可以简单及成本低廉地实施。
这个目的通过权利要求1限定的方法实现。
本发明的具有优点的进一步发展在从属权利要求中给出。
本发明的基本思想在于，对于经由两个通信连接向作为主机的控制系统根据主-从原理传递数据信号和传递模拟信号的两个测量变送器，提供附加通信连接，用于在两个通信连接之间传递数字信号，其中接收端测量变送器根据发送端测量变送器的至少一个特征值检查传入的信号，以仅仅找到需要的测量变量。
在本发明的进一步发展中，测量变送器和控制系统之间的通信遵循标准。以这种方式，测量变送器可以以模拟方式以及数字方式与控制系统通信，并且还可以根据HART标准而数字地彼此交换数据。
特征值可以是在
Figure C20048003273100072
标准中建立的单元特征数。每一单元特征数基于特定单元(例如，压力、温度等)特征化测量值。
为了发送端测量变送器将它的测量值以规则的间隔传递至接收端测量变送器，发送端测量变送器被设置为
Figure C20048003273100073
猝发方式。以这种方式，即使作为从设备，测量变送器也可以独立于主机的请求而发送其测量值。
在另一实施例中，接收端测量变送器以主机模式工作，用于周期性读出发送端测量变送器的测量值。
为了确定推导出的测量变量，在接收端测量变送器中安装计算单元。
在本发明的特殊实施例中，接收端测量变送器是漩涡测量仪表，并且发送端测量变送器是压力测量仪表，具有分析程序，该程序从流速和压力确定推导出的测量变量，例如质量流量值、标准体积流量值或热流量值。
现在根据附图中显示的实施例详细解释本发明，附图中：
图1是与控制系统相连的两个测量变送器的示意表示。
图1示意性显示了过程自动化技术的两个测量变送器M1、M2如何经由通信连接KOM1、KOM2与控制系统L相连。两个测量变送器的电压供应经由两个测量变送器馈送设备MUS1和MUS2进行，这两个设备集成在通信连接KOM1或KOM2中。通信连接KOM1或KOM2是到各自测量变送器M1或M2的两线连接。在通信连接KOM1或KOM2内部提供通信连接KOM3，数字信号可以经由它在两个通信连接KOM1或KOM2之间交换。出于安全原因，在通信连接KOM3中提供两个HART耦合器K1或K2，它们实现在通信连接KOM3中的流电隔离。虚线表示的是用于在两个测量变送器M1、M2之间传递测量值的通信路径。数据传递是经由通信连接KOM3之间进行的，而不经由控制系统L。
控制系统L主要用于实现控制任务。控制系统L和测量变送器M1之间的通信或者经由4-20mA电流回路或者经由数字HART信号进行。测量变送器M1可以是例如压力测量变送器。测量变送器M2例如是
Figure C20048003273100081
公司的漩涡测量仪表Prowirl 73。
现在详细本发明的方法。经由通信连接KOM3，数字信号可以从测量变送器M1传递到测量变送器M2。为了实现这一点，仅需要测量变送器M2的少量重编程。对于测量变送器M1，可以使用具有
Figure C20048003273100082
接口的任何压力测量仪表。由于控制系统L不参与这个数据交换，控制系统编程中的改变不是必须的。这很重要。
为了能够找到期望的测量值并且处理它，接收端测量变送器M2根据测量变送器M1的至少一个特征值检查从发送端测量变送器传入的信号。然后，属于这个特征值的测量值被在测量变送器M2中进一步处理。需要的压力测量值被经由HART标准中建立的单元特征数而识别。
为了使测量变送器M1将其测量值传递至测量变送器M2，使用操作设备(例如，手持设备)将测量变送器M1设置为
Figure C20048003273100083
猝发模式。在这种模式中，测量变送器M1传递其测量值而无需来自控制系统L的请求。于是，测量变送器M1的当前测量值对于测量变送器M2永远是可用的，从而在测量变送器M2中提供的计算单元中也可以确定当前推导出的测量变量。
在本发明的另一实施例中，测量变送器M2在其启动期间对于通信连接K2监控传入的猝发报告。如果没有发生猝发报告，那么测量变送器M2令测量变送器M1进入猝发模式。如果成功，则可以执行上述数据传递方法。
在本发明的另一实施例中，测量变送器M2以主机模式工作。在这种模式中，主机M2周期性读出测量变送器M1的测量值。然而，这种模式仅允许一个其它主机，例如控制系统L。在这种情况中，不再能附加用于参数化测量变送器M1或M2的操作单元，因为操作单元必须总是用作主机。
本发明的主要优点在于，特殊的测量变送器M2可以与来自不同制造者的不同测量变送器M1使用，以从这两个测量变送器的测量值确定特定的相关的测量变量。本发明的另一个方面在于，在控制系统L无需实现编程的改变。本发明的另一个方面在于，测量变送器M1的测量值被数字地传递至测量变送器M2，而没有由例如数模转换和后续的模数转换而引起的精度降低。控制系统L独立于通信连接KOM3与测量变送器M1或M2通信。只有在测量变送器M2需要微小的软件改动。
借助于本发明的方法，可以在两个测量变送器M1和M2之间实现测量值的简单的数据传递。

Claims (17)

1.用于在两个测量变送器之间传递测量值的方法，所述两个测量变送器经由两个通信连接向用作主机的控制系统根据主/从原理传递数字信号并且传递模拟信号，其特征在于，数字信号还通过附加的通信连接而在两个测量变送器之间传递，并且接收端测量变送器根据发送端测量变送器的至少一个特征值检查传入的数字信号，以找出在接收端测量变送器中进行分析所需的测量值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中测量变送器和控制系统之间的通信按照标准进行。
3.根据前述任一权利要求所述的方法，其中接收端测量变送器分析与各个测量值相关联的单元特征数，所述单元特征数的意义是在
Figure C2004800327310002C2
标准中建立的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中发送端测量变送器被设置为
Figure C2004800327310002C3
猝发方式，用于以规则的间隔传递其测量值。
5.根据权利要求1所述的方法，其中接收端测量变送器以主机模式工作，并且周期性读出发送端测量变送器的测量值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中接收端测量变送器和发送端测量变送器检测不同的测量变量。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在接收端测量变送器中安装具有分析程序的计算单元，其从不同的测量变量中确定推导出的测量变量。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中接收端测量变送器是漩涡测量仪表并且发送端测量变送器是压力测量仪表，它们确定介质中的流速和压力。
9.根据权利要求8所述的方法，其中漩涡测量仪表中安装流量计算单元，其从介质的压力值和流速确定推导出的测量变量。
10.根据权利要求8所述的方法，其中漩涡测量仪表具有附加安装的温度传感器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在漩涡测量仪表中安装流量计算单元，其从介质的流速、温度值和压力确定推导出的测量变量。
12.根据权利要求6或7所述的方法，其中接收端测量变送器是具有附加安装的温度传感器的漩涡测量仪表并且发送端测量变送器是温度测量仪表。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在测量仪表中安装流量计算单元，其从介质的流速、漩涡测量仪表的温度传感器的温度值和温度测量仪表的温度值确定推导出的测量变量。
14.根据权利要求6或7所述的方法，其中接收端测量变送器是漩涡测量仪表并且发送端测量变送器是温度测量仪表，它们确定介质中的流速和温度。
15.根据权利要求14所述的方法，其中在测量仪表中安装流量计算单元，其从介质的流速和温度确定推导出的测量变量。
16.根据权利要求1所述的方法，其中接收端测量变送器读出并分析来自多于一个发送端测量变送器的信号。
17.根据权利要求8所述的方法，其中接收端测量变送器是科里奥利流量测量仪表、超声流量测量仪表或磁感应或热工作的流量测量仪表。
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