CN109477468A - 具有通信接口的计量设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有计量腔室的计量设备，其中位移元件以使得其在两个位置之间可往复移动的方式来可移动地布置，其中该计量腔室在一个位置中的容量大于在另一位置中的容量。此外，该计量设备具有用于驱动位移元件的致动器，该致动器具有用于电致动信号的致动器输入端并且以使得存在于该致动器输入端处的电致动信号被转换成机械移动的方式来构造。此外，该计量设备具有用于检测物理或化学参数的传感器，该传感器具有用于电测量信号的传感器输出端并且以它检测物理或化学参数、将其转换成电测量信号、并且使该电测量信号在传感器输出端处可用的方式来配置。最后，该计量设备具有通信接口，该计量设备可经由该通信接口来与远程服务器通信。

Description

具有通信接口的计量设备

本发明涉及一种具有计量腔室的计量设备，其中位移元件以使得其在两个位置之间可往复移动的方式来可移动地布置，其中计量腔室在一个位置中的容量大于在另一位置中的容量。

计量设备进一步具有用于驱动位移元件的致动器，该致动器具有用于电致动信号的致动器输入端并且被构造成使得致动器输入端处的电致动信号被转换成机械移动。此外，计量设备具有用于检测物理或化学测量值的传感器，该传感器具有用于电测量信号的传感器输出端并且被适配成检测物理或化学测量值、将其转换成电测量信号并且使该电测量信号在传感器输出端处可用。最后，计量设备具有通信接口，该计量设备可通过该通信接口来与远程布置的服务器通信。

此类计量设备可以是例如隔膜计量泵。在此，可移动隔膜充当位移元件。

在操作中，计量腔室通过抽吸止回阀连接到抽吸管线，以及通过压力止回阀连接到压力管线。抽吸止回阀和压力止回阀两者可以是计量设备的一部分。然而，它们也可以在安装侧处被提供。

因此，当隔膜移动到计量腔室的容量处于其最大值处的位置时，待运送介质通过抽吸阀从抽吸管线抽到计量腔室中。随后，隔膜在计量腔室的容量处于其最小值处的位置的方向上移动，这由此使得抽吸止回阀关闭，于是计量腔室中的压力上升直至压力止流阀打开，并且计量腔室中的待运送介质被推入压力管线中。提供合适的驱动致动器，以使得隔膜(即，位移元件)可以在这两个位置之间往复移动。例如，隔膜可以是液压驱动的，以使得致动器是一个面与液压流体接触的对应活塞。

替换地，隔膜还可以是磁性驱动的。例如，隔膜可以固定地连接到一推杆上(该推杆安装在固定地紧固在泵壳体中的磁体壳中)，该隔膜在纵向轴线上可轴向移动，以使得推杆以及隔膜在电致动磁体壳中的磁性线圈之际针对压缩弹簧的致动而被拉入磁体壳和推杆的孔中，并且在停用磁体后在该压缩弹簧的作用力下返回到起始位置，以使得在继续激活和停用磁性线圈之际，隔膜执行振荡移动。在该情形中，磁性线圈被视为致动器。

那些计量设备通常具有用于检测物理或化学测量值的传感器。例如，将有可能在压缩管线中检测待运送介质的pH值。然而，替换地，还可以检测通过形成致动器的磁性线圈的电流和/或电压。传感器检测操作中对应的测量值，并且将检测到的测量值转换成电测量信号，该电测量信号在传感器输出端处可用。因此，例如传感器可以测量计量设备的操作参数(例如，驱动器的电流或电压、位移元件的位置、或计量腔室中的压力)、或外部参数(例如，压力管线或抽吸管线中的pH值、环境温度、气压等)。

EP 1 757 809 A1描述了一种受移动控制的磁体计量泵。作为其传感器，该泵具有位置传感器，该位置传感器检测与其连接的隔膜或推杆的位置。其中描述的磁计量泵将检测到的位置与预定目标值简档进行比较，并且以使得实际位置与目标位置之间的偏差尽可能小的方式来提供对位移元件的移动的闭环控制。

因此，已知的计量设备具有合适的控制器件，藉由该控制器件可以实现经闭环控制的计量。在存储在计量设备内的软件中定义了该情形中对应的控制方法。在使用泵时，必须在该设备自身处进行对应的输入，以便告诉计量设备实现对应的闭环控制的形式。

泵制造商以或多或少的有规律的间隔开发了改进的控制方法，然而，该控制方法不能由计量设备直接使用。因此，合适的服务技术人员实际上需要藉由固件更新来对计量设备现场执行软件的更新。在渐进式开发的情况下，使得越来越高水平的计算和存储能力可用于计量设备，结果是不再能够向较旧型号的计量设备提供当前固件更新，因为它们不再符合对应的计算和/或存储器要求。在该情形中，必须省去改进的控制方法，或者必须更换整个计量设备。

以所描述的现有技术为基本出发点，因此，本发明的目的是提供一种计量设备，该计量设备可以更容易地由用户致动并且无论硬件要求如何都可以容易地适配于改进的控制方法。

根据本发明，通过以下技术手段来达成所述目的：致动器、传感器和通信接口被适配成使得传感器输出端处的电测量信号可以通过通信接口来传送到远程服务器，并且可以通过该通信接口来接收电致动信号以及将其传送到致动器输入端。

换言之，实际控制功能从计量设备传递到远程服务器。因此，计量设备自身仅必须能够将在传感器输出处的电测量信号传送到远程服务器以及从该远程服务器接收用于致动器输入端的对应的电致动信号。

通信接口优选地是网络接口，即，准许传感器和致动器访问计算机网络的接口。在该情形中，远程服务器还必须具有以网络接口形式的对应的通信接口，以便还准许服务器访问计算机网络。

因此，例如，计量系统可包括根据本发明的计量设备以及远离该计量设备布置的具有计量设备软件的服务器中的至少一者，其中该计量设备软件实现闭环控制器件，在该闭环控制器件中将通过通信接口传送的电测量信号与目标值曲线进行比较，由此计算出一控制变量，并且通过该通信接口将该控制变量作为电致动信号传送到致动器输入端。

远程布置的服务器不必与计量设备设置在相同的空间或房间中，而是可以设置在例如毗邻房间中或具有合适的处理控制系统的任何房间中。特别优选地，通信接口被设计成使得它可以通过因特网来通信以使得远程服务器可以设置在任何合意的位置(例如，在计量设备制造商处)。特别是在后一情形中，计量系统可具有多个计量设备，这些计量设备都与远程布置的服务器通信。在特别优选的实施例中，传感器具有用于电操作信号的传感器操作输入端，其中提供了操作信号生成器件，该操作信号生成器件可以生成电操作信号并且被连接到传感器操作输入端，其中该操作信号生成器件被适配成使得它可以通过通信接口来与远程布置的服务器通信。

如果传感器是电流传感器(例如举例而言氯气传感器)，则例如可以开始激活操作。激活方式可取决于各种因素，例如举例而言使用的具体情况、待运送介质的性质、关于时间的浓度变化、或传感器的使用年限。由于操作信号生成器件可以与远程设置的服务器通信，所以可以由远程布置的服务器确定对应的操作电压。

例如，如果在递送具有对应的传感器的计量设备之后发现在该传感器的特定操作时间之后测量信号的强度降低，则可以通过与远程布置的传感器通信来触发激活操作以增大测量信号。

在优选实施例中，传感器可以布置在计量腔室中。替换地，传感器可以检测位移元件的驱动器的操作变量。致动器的操作变量可以是例如位移元件的位置或致动器处的电压或电流。

在另一特别优选的实施例中，计量设备具有用于检测另一物理或化学测量值的另一传感器，

该传感器也具有用于电测量信号的传感器输出端，并且被适配成检测另一化学或物理测量值、将其转换成电测量信号、以及使该电测量信号在传感器输出端处可用，其中该另一传感器和该通信接口被适配成使得在该另一传感器的传感器输出端处的电测量信号可以通过通信接口来传送到远程布置的服务器。

因此，在远程布置的服务器上提供的计量设备软件提供关于另一物理或化学测量值的值的信息。该信息可以例如集成在闭环控制器件中。替换地或附加地，它还可被用于应急关断或报警情况。在另一优选实施例中，提供了一种应急器件，其检测计量设备是否正通过通信接口与远程服务器通信，并且如果没有检测到通信或者如果没有检测到通信达预定时间区间以上，它就发起应急关断。

由于根据本发明的计量设备预想与远程服务器的连续通信，所以如果出于任何原因与远程设置的服务器的通信失败，则应急器件可以中断对应的计量功能。

作为其替换方案，应急器件还可具有对应的应急闭环控制动作。该应急控制动作必须在没有与远程布置的服务器的通信的情况下发生。例如，应急控制动作可以将最后从远程布置的服务器接收到的电致动信号的模式传送到致动器输入端。如果例如致动器是计量泵的磁性驱动器的磁性线圈，则在正常操作中，从远程布置的服务器接收时变致动信号(信号模式)并且将其传送到致动器输入端。在应急控制的情形中，可以进一步使用最后接收到的时变致动信号。诚然，在应急控制情况期间不发生对信号模式的最新适配，但一般而言通信中的中断仅有很短的历时，因此，一旦通信恢复，远程布置的服务器就可以恢复其功能。替换地，还将有可能将参考冲程频率存储在计量泵中，并且在应急控制的情形中，可以按参考冲程频率来操作计量泵。若期望，则对于其中与远程布置的服务器的通信中断达预定时间段以上的情况，可以终止应急控制动作并且可以实现应急关断。

在另一优选实施例中，服务器具有远程访问接口，有可能通过该远程访问接口从外部设备与计量设备软件通信，其中优选地，远程访问接口是web接口。特别是在远程布置的服务器被设置在不可访问的服务器房间中或甚至在计量设备的制造商处时，使用计量设备的顾客可以通过远程访问接口来访问软件并且可以调用对应的信息项。因此，例如关于测得的物理或化学测量参数的信息可被显示在PC、智能电话或平板计算机上。此外，可以通过远程访问接口来调整合意的计量速度。

在另一优选实施例中，计量设备软件具有能够向外部设备发送报警信号的报警装置。例如，如果远程布置的服务器上的计量设备软件确定检测到的物理或化学测量值过度偏离预期的测量值，则它可以恰适地警告计量设备的用户，例如通过发送SMS或电子邮件或通过发布对应的Twitter消息。

在另一优选实施例中，服务器具有可与计量设备软件通信的数据日志。关于计量设备的所有可用数据被记录在数据日志中。因此，有可能从数据日志中看见计量设备具有什么运行时间以及什么操作状况，例如举例而言在所采用的计量应用中发生的计量速度和递送压力。

在另一优选实施例中，服务器具有维护接口，可以通过该维护接口从维护服务器访问该服务器。例如，可以通过维护服务器来调用数据日志的内容。还有可能更换计量设备软件或解锁软件的某些功能性。

因此，例如有可能向计量设施提供多个计量设备，这些计量设备全部连接到服务器，该服务器布置在计量设施的房屋上并且这些计量设备软件在该服务器上存档。随后，可以在计量设备制造商处布置对应的维护服务器。随后，可以藉由维护服务器来访问多个服务器，在该情形中，例如可以更换计量设备软件和/或可以读出数据日志的内容，在该情形中这些服务器进而再次控制多个计量设备。

本发明的进一步的优势、特征和可能的使用将从其后对优选实施例的描述中清楚地显现。在附图中：

图1示出了现有技术中的计量设备的示意性结构，以及

图2示出了根据本发明实施例的具有计量设备的计量系统的示意性结构。

图1示出了根据现有技术的计量设备1的示意图。计量设备1包括至少一个合适的致动器2，藉由该致动器2可以驱动位移元件。此外，可存在一个或多个传感器3。例如，可存在用于测量pH值的传感器。必须在计量设备内提供硬件和软件，以用于实现致动器控制4、传感器数据检测5、实际闭环控制功能6、计算能力提供7、对其他输入和输出的致动8、序列控制9、以及可任选的其他功能，例如举例而言数据记录和数据显示10、以及合适的用户指南11。

显而易见的是，若需要，则可以修改功能性4至11。在该情形中，必须更换对应的软件，但是取决于所涉及的硬件，这并不总是行的通。因此，在已知计量设备的情形中，一般而言，提供比必要处理能力更多的处理能力以准备好供将来的固件更新。尽管如此，固件更新所涉及的花费和工作量较高，并且并不总是有可能确保在制造计量设备时提供的计算能力实际上在稍后也是足够的。

因此，根据本发明，提议了图2中所示的系统。在此，根据本发明的计量设备12包括：传感器13和致动器14以及可任选的应急控制15。传感器13以及还有致动器14两者是可联网的，即，可以通过通信接口与远程布置的服务器16通信。例如，可被虚拟化的服务器负责计算能力提供17、序列控制18、闭环控制循环功能19，它使web服务器20可用，它允许软件更新21，并且有可能可以解锁由顾客附加地获取的其他功能性22。远程布置的服务器16可包括附加因特网服务23，并且该远程布置的服务器16可具有至web-SPS系统24、数据日志25的连接。还可能存在维护服务器26。此外，可以提供报警装置27，并且通过远程访问接口28(例如通过PC、智能电话、或平板计算机)来显示数据。

附图标记列表

1 计量设备

2 致动器

3 (诸)传感器

4 致动器致动

5 传感器数据检测

6 闭环控制功能

7 计算能力提供

8 对其他输入和输出的致动

9 序列控制

10 数据记录和数据显示

11 用户指南

12 计量设备

13 传感器

14 致动器

15 应急控制

16 服务器

17 计算能力提供

18 序列控制

19 闭环控制功能

20 web服务器

21 软件更新

22 其他功能性

23 附加因特网服务

24 web-SPS系统

25 数据日志

26 维护服务器

27 报警装置

28 远程访问接口

Claims (11)

1.一种具有计量腔室的计量设备(1，12)，其中位移元件以使得其在两个位置之间可往复移动的方式来可移动地布置，其中所述计量腔室在一个位置中的容量大于在另一位置中的容量，其中所述计量设备(1，12)进一步具有：

-用于驱动所述位移元件的致动器(2，4)，所述致动器具有用于电致动信号的致动器输入端并且被构造成使得所述致动器输入端处的电致动信号被转换成机械运动，

-用于检测物理或化学测量值的传感器(3，13)，所述传感器具有用于电测量信号的传感器输出端并且被适配成检测物理或化学测量值、将所述物理或化学测量值转换成电测量信号、并且使所述电测量信号在所述传感器输出端处可用，

-通信接口，所述计量设备(1,12)可以通过所述通信接口来与远程布置的服务器(16)通信，

其特征在于，所述致动器(2，14)、所述传感器(3，13)和所述通信接口被适配成使得在所述计量设备(1，12)的操作中的所述传感器输出端处的电测量信号可以通过所述通信接口来传送到所述远程服务器(16)，并且可以通过所述通信接口来接收电致动信号以及将所述电致动信号传送到所述致动器输入端。

2.如权利要求1所述的计量设备(1，12)，其特征在于，所述传感器(3，13)具有用于电操作信号的传感器操作输入端，其中提供了操作信号生成器件，所述操作信号生成器件可以生成电操作信号并且所述操作信号生成器件被连接到所述传感器操作输入端，其中所述操作信号生成器件被适配成使得它可以通过所述通信接口来与远程布置的服务器(16)通信。

3.如权利要求1或权利要求2所述的计量设备(1，12)，其特征在于，提供了用于检测另一物理或化学测量值的另一传感器(3，13)，所述另一传感器具有用于电测量信号的传感器输出端并且被适配成检测另一物理或化学测量值、将其转换成电测量信号、并且使所述电测量信号在所述传感器输出端处可用，其中所述另一传感器(3，13)和所述通信接口被适配成使得所述另一传感器(3，13)的所述传感器输出端处的电测量信号可以通过所述通信接口来传送到所述远程布置的服务器(16)。

4.如权利要求1到3中的一项所述的计量设备(1,12)，其特征在于，提供了用于检测所述计量设备(1,12)是否正通过所述通信接口来与远程服务器(16)通信的应急器件，以及如果没有检测到通信或没有检测到通信达预定时间区间以上，则所述应急器件发起应急关断或应急闭环控制动作。

5.一种计量系统，其包括如权利要求1至4中的一项所述的至少一个计量设备(1,12)以及具有实现闭环控制器件的计量设备软件的远程布置的服务器(16)，在所述闭环控制器件中通过通信接口传送的电测量信号与目标值曲线进行比较，由此计算出一控制变量并且通过所述通信接口将所述控制变量作为电致动信号传送到致动器输入端。

6.如权利要求5所述的计量系统，其特征在于，所述服务器(16)具有远程访问接口，有可能通过所述远程访问接口从外部设备与所述计量设备软件通信，其中优选地，所述远程访问接口是web接口。

7.如权利要求5和6中的一项所述的计量系统，其特征在于，所述计量设备软件具有能够向外部设备发送报警消息的报警器件。

8.如权利要求5到7中的一项所述的计量系统，其特征在于，提供了多个根据权利要求1至4中的一项所述的计量设备(1,12)。

9.如权利要求5至8中的一项所述的计量系统，其特征在于，所述服务器(16)具有可与所述计量设备软件通信的数据日志。

10.如权利要求5至9中的一项所述的计量系统，其特征在于，所述服务器(16)具有维护接口，有可能通过所述维护接口从维护服务器(26)访问所述服务器(16)。

11.一种计量设施系统，其具有多个根据权利要求5至10中的一项所述的计量系统以及维护服务器(26)，可以通过所述维护服务器(26)更换计量设备软件并且可以读出数据日志的内容。