CN101432603B - 用于确定和/或监控过程变量的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定和/或监控介质的至少一个过程变量的装置。该装置包括：至少一个传感器单元(1)，用于检测过程变量，其中传感器单元(1)产生测量信号；至少一个电子单元(2)，用于控制传感器单元(1)，其中电子单元(2)具有至少一个微处理器；和至少一个存储单元(3)，其与传感器单元(1)相关联，并且其中可存储控制数据；其中控制数据特别地涉及传感器单元(1)并且能够由电子单元(2)读出。根据本发明电子单元(2)的微处理器(3)在待用状态仅执行基本功能，微处理器(3)在活动状态控制传感器单元(1)。微处理器(3)通过接受来自存储单元(4)的控制数据而从待用状态转变为活动状态。

Description

用于确定和/或监控过程变量的装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定和/或监控介质的至少一个过程变量的装置，包括：至少一个用于检测过程变量的传感器单元，其中传感器单元产生测量信号；至少一个用于控制传感器单元的电子单元，其中电子单元具有至少一个微处理器；和至少一个存储单元，其与传感器单元相关联，并且其中可存储控制数据；其中控制数据特定地涉及传感器单元并且能够由电子单元读出。过程变量可以是例如料位、密度、粘度、温度、流量、pH值或压力。介质例如是液体、松散材料或气体。

背景技术

在WO01/18502A1中记载了一种测量仪表，其中通过行程时间方法测量料位。即，在介质表面的方向上辐射测量信号，并且在与介质相互作用之后，信号被接收回来。从时间差可以确定料位。适用的测量信号是：微波信号，其或者是自由辐射的或者在导电体上得到引导；或者超声波信号。测量信号的种类决定了所需的传感器单元的种类。同时，在行程时间方法中的传感器中的分析是相同的。因此，在这种WO 01/18502 A1的测量设备中，分析单元与不同的传感器单元相结合，因为对于不同传感器类型公共的单元被集中起来并且特定的元件与传感器单元相连。于是，实际上不同测量仪表的分析单元集合为一个可连接至不同传感器单元的分析单元。

为了识别介质的极限料位，已知所谓的振荡叉。关于频率、振幅或相位分析这种叉的振荡。例如，使用了以下事实：当介质覆盖叉时，振动频率降低。为了可靠地识别达到极限料位，必须已知所谓的空气频率，即，叉自由且未被覆盖地振荡的频率。然而，这个谐振频率依赖于叉的特殊结构，于是，甚至一个批次中的各个叉的谐振频率也可能不同。然而，为了能够可靠地切换，测量仪表装备有特征电阻或某些特征元件，例如EEPROM，其中存储了例如振荡叉的谐振频率。例如，参见DE 42 32 659或DE 100 56 353 A1。

技术在向着模块化和平台制造的方向进一步发展。在这种情况下，必须常常牢记，大量的测量仪表还必须服务于过程车间的安全；即，必须保证这种测量仪表安全且可靠地工作。特别地，在不同模块的情况下，必须注意正确的部件彼此连接。当涉及软件程序或软件组成部分时，尤其是这样。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种模块化测量仪表，其具有高度的操作安全。

这个目的由本发明通过以下特征实现，即，电子单元的微处理器在待用状态仅执行基本功能，并且微处理器在活动状态控制传感器单元，其中微处理器通过接受来自存储单元的控制数据而从待用状态转变为活动状态。于是，本发明的测量仪表基于与存储单元相关联的传感器单元进行操作。传感器单元的控制或操作由电子单元执行。微处理器位于电子单元中，其执行电子单元中的实际控制。微处理器仅仅当通过加载来自存储单元的数据而被激活并且因而具有与合适的功能相适合的数据或程序或程序部分时，才控制传感器单元。这种激活(“激活”意味着测量步骤的激活，即，激活传感器单元的操作)可以在测量仪表第一次启动时发生，或者例如在每一次重新向测量仪表供能之后发生，或者根据特殊的控制指令而发生。

在一个实施例中，电子单元这样实现：至少两个不同的传感器单元可由电子单元控制，其中传感器单元的不同在于，它们测量不同的过程变量和/或使用不同的测量原理。在这个实施例中，电子单元可以与不同的传感器单元耦合。这意味着，电子单元还具有各个所需的功能和可能性。根据与感兴趣的传感器单元相关联的存储单元的数据，电子单元的微处理器这样工作，使得传感器单元被合适地控制或者输出信号被合适地分析。于是，本发明允许每一传感器单元提供其控制或分析所需的程序参数或程序。在一个实施例中，传感器单元是机械可振荡单元，即，例如振荡叉或单棒，其具有在机械振荡和电子信号之间的换能器单元(例如，压电元件)。传感器单元在液体或松散材料的应用中也不同。在液体的情况中，为了确定和/或监控料位往往利用振荡频率；而在松散材料的情况中，是幅度。相应地，信号的激励和分析也不同。进一步的区别特征在于应用的种类，其中，例如，在液体的情况中，接收信号和激励信号之间的相位被设置为能够检测泡沫或者屏蔽掉泡沫。即，传感器单元被控制及实施为具有不同的灵敏度。另外，一个振荡单元能够用于监控料位，而另一个用于测量密度。于是，传感器单元使用相同的测量原理，而应用不同并涉及不同介质或者不同过程变量。在另一实施例中，在一个传感器单元中使用电子振动测量原理，而第二传感器单元是电容测量单元。在两个传感器单元的情况中，每一个都被加载电信号、交变电压，然而其特别是频率不同。由传感器单元接收的是测量信号，其在一种情况中包含关于机械振荡的信息，而在另一种情况中包含由探头单元和容器壁或第二探头单元构成的电容系统(其中，介质作为电介质)的信息。于是，存储单元的数据提供了关于不同幅度范围、频率范围和/或相位范围或者关于对于每一传感器单元应用的激励信号的信号形式的信息。用于控制传感器单元或分析数据的数字路径越多，可包容的传感器类型越多。

在一个实施例中，这样构造电子单元，使得其中存储对于不同传感器单元和/或不同测量原理的控制程序，并且控制数据激活适用于感兴趣的传感器单元的控制程序。在这个实施例中，在电子单元中存储的是不同传感器单元所必需的控制程序，即，原理上，电子单元适用于不同传感器类型。存储器单元的数据使得总是执行合适的程序。

在一个实施例中，控制数据包括对于控制传感器单元所特定的控制程序，或者控制数据包括对于传感器单元所特定的控制程序的程序部分。在这个实施例中，存储单元中的是完整的控制程序或者传感器特定的组成部分。于是，或者整个控制程序或者特定的组成部分被载入电子单元，用于控制传感器单元。

在一个实施例中，这样构成电子单元，使得在接收到激活指令之后和/或在建立了电子单元和传感器单元之间的连接之后，电子单元从存储单元读出控制数据。在一个实施例中，在存储单元中保存标识符或代码，在电压返回的情况中，即，在打开或再次打开的情况中，该标识符或代码由微处理器检测。如果微处理器中还没有相关的控制程序或需要的数据，则执行程序或数据的载入。

在一个实施例中，电子单元的微处理器具有至少一个用于更新控制程序的接口。

在一个实施例中，存储单元包括至少一个代码，其使得能够将存储单元特定地关联至传感器单元。

附图说明

现在根据附图详细解释本发明，唯一的附图中：

图1是本发明的测量仪表的示意图。

具体实施方式

图1显示了本发明的测量仪表。传感器单元1实施为电子振动测量仪表的形式，即，振荡叉的两个振荡单元紧固在薄膜上，薄膜被激励执行机械振荡。利用振荡的特征变量(例如频率、幅度和相位)能够确定诸如料位、密度或粘度这样的过程变量。传感器单元1与电子单元2相连，后者为传感器单元1加载交流电压并且接收例如通过压电元件而由薄膜或两个叉齿的振荡得到的交流电压。然后，在电子元件2中对于这个交流电压的所需特征变量进行分析，该交流电压被相移、放大并馈送回传感器单元1。

电子单元2由微处理器3控制，后者例如指定对于激励信号需要设置的相位并且还指定分析的种类。例如，在液体的情况中，振荡的频率要被分析；在松散材料的情况中，分析的是幅度。对于这些应用，传感器单元1自身的构造也往往不同，通常，用于松散材料的振荡单元比用于液体的更大且更结实。这里，分析的种类或者要设置的相位存储在存储单元4中，后者固定地与传感器单元1相连。存储单元4典型地是数据存储器或者也可以是微处理器。传感器单元1向微处理器3提供所需的数据，或者在另一实施例中提供整个控制程序或特定的传感器单元1所需的程序部分。即，通过存储单元4，普通的电子单元2转变为对于传感器单元1特定的且合适的单元2。由于传感器单元1还直接与存储单元4相连并且因而与其自身的数据相连，因而保证了总能够正确操作传感器单元1。

另外，电子单元2这样实现，使得还可以连接并操作其他传感器单元1，它们的构造彼此不同(例如，对于液体或对于松散材料的振荡叉，或者单棒代替叉)或者使用的测量原理彼此不同。于是，一方面利用一个电子单元2可以设计具有不同传感器单元1的不同测量仪表。另一方面，电子单元2可以被替换，而无需拆卸例如整个测量仪表，即，传感器单元1可以例如仍然以安装状态保留在容器中，并且在朝向过程的一侧上仅仅更换电子器件。在这种情况中，基本数据保持在传感器单元1中。进一步，由于每一传感器单元1包含其控制程序或其相关的且特定的部分，所以还保证了以适合的正确方法操作传感器单元1。

这里，测量数据或者分析数据(即，特定的过程变量)通过显示单元6也就是通过显示器直接显示在测量位置。所需的显示数据(例如，图形驱动)可以同样保存在存储单元4中。

进一步，这里还提供接口5，通过它可以更新软件。传感器单元1中的控制数据的更新可以例如通过访问存储单元4而实现。

于是，本发明的测量仪表的突出之处在于，例如，传感器单元1可与不同的电子单元2相连，单个的电子单元2从传感器单元的存储单元4中读出与控制传感器单元1相关的程序或程序部分或程序数据。于是，例如，电子单元2的替换非常简单，不必从过程中移走传感器单元1，并且进一步，保证了以正确的程序操作传感器单元1。另外，不同的传感器单元1可以连接至电子单元2，并且本发明总能保证应用中的安全。

附图标记

1 传感器单元

2 电子单元

3 微处理器

4 存储单元

5 接口

6 显示单元

Claims (7)

1.用于确定和/或监控介质的至少一个过程变量的装置，包括：

至少一个传感器单元(1)，用于检测过程变量，其中传感器单元(1)产生测量信号；

至少一个电子单元(2)，用于控制传感器单元(1)，其中电子单元(2)具有至少一个微处理器；和

至少一个存储单元(4)，其与传感器单元(1)相关联，并且其中能够存储控制数据；

其中控制数据特定地涉及传感器单元(1)并且能够由电子单元(2)读出；

其特征在于，

所述电子单元(2)的所述微处理器(3)在待用状态仅执行基本功能，以及

所述微处理器(3)在活动状态控制所述传感器单元(1)，

其中所述微处理器(3)通过接受来自所述存储单元(4)的所述控制数据而从所述待用状态转变为所述活动状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

电子单元(2)能够控制至少两个不同的传感器单元(1)，

其中传感器单元(1)的不同在于，它们测量不同的过程变量和/或使用不同的测量原理。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，

电子单元(2)中存储对于不同传感器单元(1)和/或不同测量原理的控制程序，并且

控制数据激活适用于特定的传感器单元(1)的控制程序。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其中，

控制数据包括特定用于控制传感器单元(1)的控制程序，或者

控制数据包括对于传感器单元(1)所特定的控制程序的程序部分。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，

在接收到激活指令之后和/或在建立了电子单元(2)和传感器单元(1)之间的连接之后，电子单元(2)从存储单元(4)读出控制数据。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，

电子单元(2)的微处理器(3)具有至少一个用于更新控制程序的接口(5)。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，

存储单元(4)包括至少一个代码，该代码使得能够将存储单元(4)特定地关联至传感器单元(1)。

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