CN112394088A - 具有监测设备的现场设备壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种现场设备壳体(1)，所述现场设备壳体具有监测设备(3)和布置在所述现场设备壳体(1)中的电子器件(4)。本发明的特征在于，所述电子器件(4)电气地检查所述监测设备(3)，并且所述监测设备(3)指示所述现场设备壳体(1)的状态。

Description

具有监测设备的现场设备壳体
技术领域
本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的包括监测设备和布置在现场设备壳体中的电子器件的现场设备壳体。此外，本发明还涉及具有权利要求11的前序部分的特征的用于确定现场设备壳体的状态的方法。
背景技术
在过程自动化工程领域中，经常使用现场设备来记录过程参数。这种现场设备可以包括壳体、传感器和布置在壳体中的电子单元。这些传感器将通过物理效应或化学效应检测的测量物理变量转换为可以进一步处理的电信号。传感器可以包括换能器、转换器、输入端和输出端。例如，这些传感器可以是测量从对象到参考点的距离的雷达传感器或超声波传感器。距离的变化被转换为标准信号，或通过现场总线被发送到控制设备。这种传感器也经常连接到诸如控制系统或控制单元等上级单元。
此外，这些现场设备可以安装在与安全相关的区域(例如，有爆炸可能的区域)中。因此，必须确保壳体完全封闭，使得不会在有爆炸可能的区域中出现来自电子器件的与电压有关的闪络(flashover)。例如，壳体或壳体盖中的缺陷可能导致不完全的封闭，然而这种不完全的封闭不可以直接在视觉上识别。因此，需要监测壳体，以确保例如在壳体壁上不存在缺陷。
这些诸如裂缝等缺陷可能用眼睛看不到，因此重要的是及早识别这些缺陷，以便例如避免裂缝蔓延。为了使这些缺陷可见，在材料科学中已知有用于部件检查的各种技术。
特别地，使用超声波。然而，缺点在于，这些部件检查必须定期地进行。这也需要较高的人力费用。此外，不能确保及时地检测到损坏。
发明内容
由此，本发明的目的是提供一种现场设备壳体，该现场设备壳体确保现场设备更安全地运行，及时地检测缺陷并允许更经济地检查现场设备壳体的状态。
该目的通过具有权利要求1的特征的现场设备壳体实现。此外，该目的通过用于确定现场设备壳体状态的具有权利要求11的特征的方法实现。本发明的有利实施例从从属权利要求中给出。
根据本发明的现场设备壳体包括监测设备和布置在现场设备壳体中的电子器件。现场设备壳体的特征在于用于电气地检查监测设备的电子器件和指示现场设备壳体状态的监测设备。
可以通过电子器件连续地监测监测设备。可以通过监测设备指示现场设备壳体的状态。如果监测设备出现变化，那么现场设备壳体的状态可能也已出现变化。由此消除繁琐的手动测量方法(例如，使用超声测量设备检查现场设备壳体)的需要，从而节约成本。同时，确保了及时地检测到现场设备壳体的变化，并且确保现场设备壳体总是密封。根据本发明的现场设备壳体可以为多边形或圆柱形。
根据第一有利的实施例，监测设备可以集成在现场设备壳体的壁中。由此，监测设备可以免受诸如湿气等外部影响。监测设备也可以通过现场设备壳体免受由电子器件的移除或安装造成的损坏。此外，现场设备壳体的用于安装监测设备的安装空间可以保持不变。
在本申请中，“集成”意味着根据本发明的监测设备和现场设备壳体在制造过程期间被制造成一个在不被破坏的情况下不能分解成单独部分的部件。可以根据IMSE(注射成型结构电子技术)制造工艺进行制造。为此，监测设备的部件印刷在塑料基底上。随后，借助注射成型工艺利用塑料基材涂布已印刷的塑料基底。可注射成型的塑料可以是热软化塑料。此外，可注射成型的塑料也可以是热固性塑料。可注射成型的塑料也可以是由热固性塑料和热软化塑料的材料混合物，只要这些材料是兼容的。
根据另一有利实施例，监测设备可以布置在现场设备壳体的内侧。通过将监测设备安装在现场设备壳体的内侧，监测设备可以免受现场设备壳体外部的影响。
根据另一有利的实施例，在状态变化时，可以中断现场设备的供电。替代地，可以关闭电子器件。由此，可以在有爆炸可能的区域中防止来自电子器件的与电压有关的闪络。电子器件由于监测设备而不再出现故障。因此，根据本发明的现场设备壳体可以被设计为使得电子器件也可以在危险区域中安全地运行。
根据另一有利实施例，电子器件可以被配置为用于在状态变化时向上级单位(优选地向控制中心)发送信号。例如，信号的发送可以通过根据4-20mA协议的干扰电流或者作为诸如HART信号等数字信号进行。例如，信号可以是传输关于电子器件已关闭的提示、信息或警告的光学信号和/或声学信号。
根据另一有利的实施例，监测设备可以形成导体路径，并且状态的变化可以是电容变化或电阻增加，优选是导体路径断口。优选地，导体路径可以在断口处与根据本发明的现场设备壳体的塑料材料具有相同的伸长率。特别优选地，导体路径可以在断口处比根据本发明的现场设备壳体具有更小的伸长率。在现场设备壳体中也可以集成多个导体路径。此外，多个导体路径可以布置在现场设备壳体的内侧上。相应地，至少一个导体路径也可以集成在现场设备壳体中，并且至少一个其它导体路径布置在现场设备壳体的内侧上。导体路径也可以集成在现场设备壳体中，并且部分地在现场设备壳体的内侧上延伸。导体路径可以以任意种类和方式安装，只要可以确保用于现场设备壳体的导体路径的监测功能即可。
可以通过两个已安装的导体路径形成电容，其中，例如通过至少一个导体路径的损害可以导致电容变化，该电容变化被电子器件检测。此外，也可以在谐振电路中安装线圈。线圈的变化(例如电感的变化)可以随后被电子器件检测到。例如，电容和电感可以通过谐振电路集成，所述谐振电路的谐振频率被电子器件监测。
根据另一有利的实施例，现场设备壳体可以由塑料制成，优选地由可注射成型的塑料制成。由此，监测设备可以集成在根据本发明的现场设备壳体中。替代地，监测设备可以粘合在现场设备壳体的内侧上。
根据另一有利的实施例，现场设备壳体可以包括壳体盖，例如盖子。此外，可以根据上述所有有利实施例的特征来构造壳体盖。壳体盖可以可拆卸地安装在根据本发明的现场设备壳体上。可以在移除壳体盖之后移除或更换电子器件。此外，可在现场设备壳体的内部空间中进行维修。
根据另一有利的实施例，壳体盖可以包括接收器元件，并且电子器件可以包括发射器元件，其中，电子器件可以通过从发射器元件发送回接收器元件的信号来监测壳体盖中的导体路径。由此，也可以连续地监测壳体盖的状态。为此，壳体盖不必具有其自己的电子器件。在此，由于壳体盖的状态的变化，接收器元件可以向发射器元件发送回错误信号(即变化的信号)。壳体盖状态的变化也可以导致没有从接收器元件向发射器元件发送回信号。
根据本发明的方法是用于制造具有导体路径的现场设备壳体，并且包括下述步骤：在塑料基底上印刷并涂覆导体路径，并随后借助注射成型工艺将塑料基底插入到塑料基材中。在此，塑料基材形成现场设备壳体。该制造方法可实现成本低廉的生产和大批量的制造，同时使现场设备壳体的几何设计和监视设备的布置具有很大的灵活性。
根据本发明的另一方法是用于确定具有监测设备的现场设备壳体的状态，其中，电子器件布置在现场设备壳体中，所述电子器件被配置为用于监测监测设备的状态并对状态的变化作出反应。由此，进行现场设备壳体的监测，从而监测设备的状态变化可以伴随着现场设备壳体的状态变化。
优选地，连续地进行监测。此外，监测也可以周期性地进行，使得电子器件执行单独的测量并比较两个测量。如果测量彼此不同并且偏离量超过预定值，那么可以关闭电子器件。这些测量可以是来自正在进行的操作的两个测量。替代地，来自正在进行操作的测量可以与先前执行的校准测量相比较。
附图说明
参照附图从下述说明中给出本发明的其他有利实施例。
图1示出根据本发明的具有集成的监测设备的现场设备壳体的示意图，
图2示出图1的现场设备壳体的示意图，其中，现场设备壳体具有缺陷，
图3示出根据本发明的具有布置在现场设备壳体内侧的监测设备的现场设备壳体的示意图，
图4示出根据图3的现场设备壳体的示意图，其中，现场设备壳体具有缺陷，
图5示出具有监测设备的根据本发明的圆柱形现场设备壳体的立体图，并且
图6是根据本发明的具有壳体盖和布置在现场设备壳体和壳体盖中的监测设备的现场设备壳体的示意图。
具体实施方式
图1和图2示出第一优选实施例。除非另有所示，否则不同实施例中相同的附图标记表示具有相同功能的相同特征。根据第一实施例的现场设备壳体1为方形，并且包括壳体壁2，其中，壳体壁2由可注射成型的塑料制成。此外，导体路径3集成在壳体壁2中。在本申请中，“集成”意味着在生产过程期间将导体路径3和现场设备壳体1制造成一个部件，所述部件在不被破坏的情况下不能拆卸成单独部件。制造是利用注射成型结构电子技术(IMSE：Injection Moulded Structural Electronics)制造工艺进行的。为此，在塑料基底上印刷导体路径3。随后，通过注射成型工艺，利用塑料基材涂布已打印的塑料基底。可注射成型的塑料是热软化塑料。
现场设备壳体1在其内部还包括电子器件4。导体路径3通过两个连接元件5连接到电子器件4。导体路径3连续地监测现场设备壳体1的状态。图2示出具有导体路径断口6的第一优选的实施例。在导体路径断口6的情况下，电子器件4将信号发送到附图中未示出的上级单元。例如，该信号可以是电信号、光信号或声学信号。因此，该信号可以包含消息，例如劝告消息或警告消息。
图3和图4示出与第一实施例的几乎所有特征相对应的第二实施例。第二实施例中的导体路径3只是没有集成在壳体壁2中，而是在现场设备壳体1的内侧布置在壳体壁2上。图4示出具有导体路径断口6的壳体壁2中的缺陷。
图5示出与第一实施例的几乎所有特征相对应的第三实施例。现场设备壳体1为圆柱形，并且在壳体壁2和壳体盖7二者中包括导体路径3。
图6示出第四实施例。现场设备壳体1为圆柱形，其中，所述现场设备壳体也可以为多边形。此外，现场设备壳体1由可注射成型的塑料制成，并且利用IMSE制造工艺制造。现场设备壳体1包括壳体壁2，其中，现场设备壳体1在一侧开口。导体路径3集成在壳体壁2中，其中，导体路径3也部分地没有集成在壳体壁2中，而是在现场设备壳体1的内侧在壳体壁2上延伸。
布置在现场设备壳体2中的电子器件4通过连接元件5连接到导体路径3。电子器件4还包括发射器元件9。可拆卸的壳体盖7布置成面向开口侧。壳体盖7包括壁8，壁8在现场设备壳体1被封闭时部分地覆盖壳体壁2。在壳体盖7中也集成有导体路径3，其中，导体路径3也可以部分地在壳体盖7的内侧延伸。导体路径3也可以完全地集成或者整体地布置在现场设备壳体1的内侧上或壳体盖7的内侧上。壳体盖7还包括接收器元件10，接收器元件10布置在壳体盖7的内侧，并连接到导体路径3。
发射器元件9可以向接收器元件10发送信号，其中，接收器元件10将该信号发送回发射器元件9。如果发射器元件9接收到从接收器元件10发送回的与发送的信号不同的信号或者没有接收到发送回的信号，则电子器件4检测到监测单元3的状态变化，并因此检测到现场设备壳体1的状态变化。
现场设备壳体1和壳体盖7可以通过摩擦连接、螺纹连接或借助附加的夹紧元件彼此固定地相连，从而可以排除在例如有爆炸可能的区域中来自电子器件4的与电压有关的闪络。
附图标记列表
1 现场设备壳体
2 壳体壁
3 监测设备、导体路径
4 电子器件
5 连接元件
6 导体路径断口
7 壳体盖
8 壳体盖的壁
9 发射器元件
10 接收器元件

Claims (11)

1.一种现场设备壳体(1)，所述现场设备壳体具有监测设备(3)和布置在所述现场设备壳体(1)中的电子器件(4)，其特征在于，所述电子器件(4)电气地检查所述监测设备(3)，并且所述监测设备(3)指示所述现场设备壳体(1)的状态。
2.根据权利要求1所述的现场设备壳体(1)，其特征在于，所述监测设备(3)集成在所述现场设备壳体(1)的壁(8)中。
3.根据权利要求1所述的现场设备壳体(1)，其特征在于，所述监测设备(3)布置在所述现场设备壳体(1)的内侧上。
4.根据前述任一项权利要求所述的现场设备壳体(1)，其特征在于，在所述状态变化时，所述现场设备的供电被中断，或者所述电子器件被关闭。
5.根据前述任一项权利要求所述的现场设备壳体(1)，其特征在于，所述电子器件(4)被配置为用于在所述状态变化时向上级单元发送信号，所述上级单元优选是控制中心。
6.根据前述任一项权利要求所述的现场设备壳体(1)，其特征在于，所述监测设备(3)形成导体路径(3)，并且所述状态的变化是电容变化或电阻增加，优选是导体路径断口(6)。
7.根据前述任一项权利要求所述的现场设备壳体(1)，其特征在于，所述现场设备壳体(1)由塑料制成，优选由可注射成型的塑料制成。
8.根据前述任一项权利要求所述的现场设备壳体(1)，其特征在于，所述现场设备壳体(1)包括壳体盖(7)，并且所述壳体盖(7)根据权利要求1至7中的任一项进行配置。
9.根据前述任一项权利要求所述的现场设备壳体(1)，其特征在于，所述壳体盖(7)包括接收器元件(10)，并且所述电子器件(4)包括发射器元件(9)，其中，所述电子器件(4)经由从所述发射器元件(9)发送回所述接收器元件(10)的信号来监测所述壳体盖(7)中的所述导体路径(3)。
10.一种用于制造具有导体路径(3)的现场设备壳体(1)的方法，包括下述步骤：
a.在塑料基底上印刷并涂覆导体路径(3)；
b.通过注射成型工艺将所述塑料基底插入到塑料基材中，
其特征在于，所述塑料基材形成所述现场设备壳体(1)。
11.一种用于确定具有监测设备(3)的现场设备壳体(1)的状态的方法，其中，在所述现场设备壳体(1)中布置电子器件(4)，所述电子器件被配置为用于监测所述监测设备(3)的状态并且对所述状态的变化作出反应。
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