DE102011002038B3 - Filling level sensor for determination of filling level in toroidal container, has evaluation unit determining total filling level measurement value, and total filling level output outputting total filling level measurement values - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Füllstandssensor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a filling level sensor according to the preamble of claim 1.
Es gibt eine ganze Reihe bekannter Füllstandssensoren, die auf so unterschiedlichen Prinzipien wie einem mechanischen Schwimmer, der Erfassung des Mediums durch Kapazitätsänderung oder der Laufzeit elektromagnetischer Pulse beruhen. Bei den zuletzt genannten laufzeitbasierten Messverfahren wird wegen der unkontrollierten Wellenausbreitung häufig das Verfahren der Zeitbereichsreflektometrie (TDR, Time Domain Reflectometry) bevorzugt. Es basiert auf der Bestimmung von Laufzeiten eines elektromagnetischen Signals, um den Abstand einer Diskontinuität des Leitungswellenwiderstandes zu ermitteln, wie er an der Grenzfläche zwischen Luft und dem Medium auftritt, dessen Füllstand gemessen werden soll. Der Unterschied zum ebenfalls für Füllstandsanwendungen eingesetzten Radarprinzip besteht darin, dass die elektromagnetischen Wellen nicht ins Freie abgestrahlt, sondern entlang eines Leiters geführt werden.There are a number of known level sensors based on such different principles as a mechanical float, the detection of the medium by capacitance change, or the propagation time of electromagnetic pulses. In the case of the last-mentioned time-based measuring methods, time domain reflectometry (TDR) is often preferred because of uncontrolled wave propagation. It is based on the determination of propagation times of an electromagnetic signal to determine the distance of a continuity of the line wave resistance, as it occurs at the interface between air and the medium whose level is to be measured. The difference to the radar principle also used for level applications is that the electromagnetic waves are not emitted to the outside, but are guided along a conductor.
Besondere Herausforderungen stellt die Messung des Füllstandpegels bei einer unruhigen Oberfläche in einem bewegten Behälter. Dies tritt beispielsweise in Vorratsbehältern einer Abfüllanlage auf, die sich in Rotationsbewegung befinden und dabei die Flüssigkeit aufgrund der Trägheit an die Außenwand drängen. Dadurch entsteht im Zusammenhang mit dem teilweise hochdynamisch geregelten Zu- und Abfluss eine ständige, unregelmäßige Wellenbewegung. Die punktuelle Messung des Füllstandssensors ist dann nicht repräsentativ für den tatsächlichen Füllstandspegel, so dass der Füllstand nur mit großem Messfehler bestimmt wird.Special challenges are the measurement of the fill level on a turbulent surface in a moving container. This occurs, for example, in reservoirs of a bottling plant, which are in rotational motion and thereby urge the liquid due to the inertia of the outer wall. This creates in connection with the sometimes highly dynamic regulated inflow and outflow a constant, irregular wave motion. The punctual measurement of the level sensor is then not representative of the actual level, so that the level is determined only with a large measurement error.
Eine herkömmliche Lösung besteht darin, den Füllstand an mehreren Stellen mit Hilfe mehrerer über den Umfang des Vorratsbehälters verteilter Füllstandssensoren zu messen. Da hierbei die Füllstandssensoren die Drehbewegung mitvollziehen, muss die Messinformation über Schleifkontakte an eine zentrale Steuerung übermittelt werden.A conventional solution is to measure the level in several places by means of several level sensors distributed over the circumference of the reservoir. Since the level sensors detect the rotational movement, the measurement information must be transmitted via sliding contacts to a central control.
Mehrere Schleifkontakte sind wegen deren Verschleißanfälligkeit problematisch. Außerdem benötigen mehrere Füllstandssensoren eine entsprechende Anzahl von Anschlüssen an die zentrale Steuerung, die meist als SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ausgeführt ist und bei der die Anzahl notwendiger Anschlüsse erneut zu höheren Kosten führt.Several sliding contacts are problematic because of their susceptibility to wear. In addition, several level sensors require a corresponding number of connections to the central control, which is usually designed as a PLC (programmable logic controller) and in which the number of necessary connections again leads to higher costs.
Aus diesen Gründen ist wünschenswert, die Messinformationen vorab zu konsolidieren und dann gebündelt über einen einzigen Schleifkontakt auszugeben. Dafür sind übliche Füllstandssensoren aber nicht ausgebildet. In einer herkömmlichen Konfiguration werden mehrere Füllstandssensoren, die auf Reed-Kontakten basieren, in Reihe geschaltet. Der kumulierte, von den lokalen Füllständen abhängige Widerstand wird von einem Zusatzgerät in einen äquivalenten Stromwert umgesetzt und so mittels des Schleifkontakts übertragen. Man braucht dabei nicht nur ein Zusatzgerät, sondern dieses Zusatzgerät muss zudem noch an die konkrete Konfiguration angepasst werden, insbesondere die Anzahl beteiligter Sensoren. Das ganze System ist fehleranfällig und unflexibel. Wird die Reihenschaltung unterbrochen, etwa weil einer der Sensoren ausfällt, so wird kein sinnvoller Messwert mehr erzeugt. Es gibt keinerlei Informationen über die Verteilung der einzelnen Messwerte oder über den Status der beteiligten Sensoren.For these reasons, it is desirable to pre-consolidate the measurement information and then output bundled over a single wiper. But usual level sensors are not designed for this purpose. In a conventional configuration, multiple level sensors based on reed contacts are connected in series. The cumulative resistance, which is dependent on the local fill levels, is converted by an auxiliary device into an equivalent current value and thus transmitted by means of the sliding contact. It not only needs an additional device, but this additional device must also be adapted to the specific configuration, in particular the number of sensors involved. The whole system is error prone and inflexible. If the series connection is interrupted, for example because one of the sensors fails, then no meaningful measured value is generated anymore. There is no information about the distribution of the individual measured values or about the status of the sensors involved.
Aus der
Die
In der
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Füllstand bei lokal unterschiedlichem Pegel zu bestimmen.It is therefore an object of the invention to determine a level at locally different level.
Diese Aufgabe wird durch einen Füllstandssensor gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, den Füllstandssensor für eine Kommunikation im Ring mit anderen Füllstandssensoren auszurüsten. Der Füllstandssensor misst wie jeder in dem Ring beteiligte Füllstandssensor einen eigenen Einzelfüllstandsmesswert, und diese Einzelfüllstandsmesswerte werden dann über den Ring zwischen den teilnehmenden Füllstandssensoren ausgetauscht, indem Datenpakete von einem Vorgänger in dem Ring empfangen und an einen Nachfolger in dem Ring weitergereicht werden. Der Füllstandssensor entnimmt dem Datenpaket jeweils einen oder mehrere Einzelfüllstandsmesswerte sowie eine Quelleninformation, die der Identifikation des Ursprungs der Einzelfüllstandsmesswerte dient. Die Quelleninformation wird beispielsweise aus der Seriennummer des Füllstandssensors erzeugt. Aus den diversen Einzelfüllstandsmesswerten, die jeweils den lokalen Pegel des dort messenden Füllstandssensors enthalten, berechnet der Füllstandssensor einen Gesamtfüllstandsmesswert und stellt diesen an einem Gesamtfüllstandsausgang bereit. Der Gesamtfüllstandsmesswert ist beispielsweise der Mittelwert der Einzelfüllstandsmesswerte, wobei aber auch Gewichtungen denkbar sind, um bekannte Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des zu messenden Mediums auszugleichen.This object is achieved by a level sensor according to claim 1. The invention is based on the basic idea to equip the level sensor for communication in the ring with other level sensors. The level sensor, like each level sensor involved in the ring, measures its own single level reading, and these single level readings are then exchanged across the ring between the participating level sensors by receiving data packets from a predecessor in the ring and passing it on to a follower in the ring. The level sensor extracts one or more individual level measurement values from the data packet as well as source information which serves to identify the origin of the individual level measurement values. The source information becomes For example, generated from the serial number of the level sensor. From the various individual level readings, each containing the local level of the level sensor measuring there, the level sensor calculates a total level reading and provides it at a total level output. The total level measurement, for example, the average of the individual level readings, but also weights are conceivable to compensate for known irregularities of the surface of the medium to be measured.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass aufgrund der einfachen Ringstruktur keine Notwendigkeit besteht, ein Konzept für die Nutzung eines gemeinsamen Übertragungsmediums zu implementieren. Dadurch bleibt die Kommunikation sehr einfach und kann besonders kostengünstig umgesetzt werden.The invention has the advantage that due to the simple ring structure there is no need to implement a concept for the use of a common transmission medium. As a result, the communication remains very simple and can be implemented particularly cost-effectively.
Es ist erfindungsgemäß zwar denkbar, aber nicht zwingend erforderlich, dass ein Füllstandssensor in dem Ring die Rolle eines Kommunikationsmasters wie bei einem Bus übernimmt. Stattdessen wird vorzugsweise ein Kommunikationsring gleichberechtigter Teilnehmer (peer-to-peer) mit Punkt-zu-Punkt-Kommunikation aufgebaut. Jeder teilnehmende Füllstandssensor sammelt während des Betriebs fortlaufend alle erreichbaren Einzelfüllstandsmesswerte, berechnet den Gesamtfüllstandsmesswert und legt diesen an seinem Gesamtfüllstandsausgang bereit. Aus Sicht der teilnehmenden Füllstandssensoren spielt keine Rolle, ob ein Gesamtfüllstandsausgang überhaupt angeschlossen ist und welcher Füllstandssensor gegebenenfalls dafür ausgewählt wurde. Die Füllstandssensoren sind damit untereinander völlig gleichartig und austauschbar, und die Variantenvielfalt reduziert sich. Es entfällt jegliche Parametrierung der Füllstandssensoren, unabhängig von der Anzahl, der Position oder der Rolle in dem Ringverbund. Das System ist skalierbar und erlaubt flexible Anpassungen an die konkrete Anwendung, ohne dass anlagenseitig etwas geändert werden muss. Der Ringverbund verhält sich nach außen wie ein einziger Sensor. Es fällt in dem Steuerungsrechner trotz der mehreren teilnehmenden Füllstandssensoren kein zusätzlicher Rechen- oder Verarbeitungsaufwand an.Although it is conceivable according to the invention, it is not absolutely necessary for a filling level sensor in the ring to assume the role of a communications master, as in the case of a bus. Instead, preferably, a peer-to-peer communication ring is established using point-to-point communication. Each participating level sensor continuously accumulates all achievable single level readings during operation, calculates the total level reading, and provides it at its total level output. From the point of view of the participating level sensors, it does not matter if a total level output is connected at all and which level sensor has been selected for it. The level sensors are thus completely identical and interchangeable with each other, and the variety of variants is reduced. It eliminates any parameterization of the level sensors, regardless of the number, position or role in the ring composite. The system is scalable and allows flexible adaptation to the specific application without having to change anything on the system side. The ring composite behaves outward like a single sensor. There is no additional computational or processing effort in the control computer despite the multiple participating level sensors.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, anhand der empfangenen Datenpakete eine dynamische Liste aller an der Kommunikation teilnehmenden Füllstandssensoren aufzubauen und in der Liste jeweils zu jedem teilnehmenden Füllstandssensor dessen aktuellen Einzelfüllstandsmesswert zu speichern. Der Füllstandssensor braucht also keinerlei Vorab-Information über die Teilnehmer in dem Ringverbund. Die relevanten Informationen, wie Anzahl und Identität der Teilnehmer, deren Status und aktueller Messwert und dergleichen, werden unter gleichberechtigten Teilnehmern sukzessiv als dynamische Liste (Dictionary) aus den empfangenen Datenpaketen gewonnen. Damit wird der Einrichtungsaufwand erheblich reduziert.The communication unit is preferably configured to use the received data packets to build up a dynamic list of all the fill level sensors participating in the communication and to store the current single fill level reading in the list for each participating fill level sensor. The level sensor thus needs no advance information about the participants in the ring network. The relevant information, such as the number and identity of the participants, their status and current measured value and the like, are successively obtained as equitable participants as a dynamic list (Dictionary) from the received data packets. This considerably reduces the setup effort.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, die dynamische Liste dadurch aufzubauen und aktuell zu halten, dass bei Empfang eines ersten Datenpakets mit einer Quelleninformation eines bisher unbekannten Teilnehmers ein neuer Eintrag in der Liste angelegt und bei Empfang weitere Datenpakete mit Quelleninformationen bereits bekannter Teilnehmer der vorhandene Eintrag mit dem aktuellen Einzelfüllstandsmesswert überschrieben wird. So werden Datenpakete unabhängig davon richtig verarbeitet, ob der das Datenpaket sendende Teilnehmer bisher bekannt war oder nicht. Der Ringverbund organisiert sich selbst.The communication unit is preferably designed to build up the dynamic list and keep it up to date that upon receipt of a first data packet with source information of a previously unknown subscriber, a new entry is created in the list and upon receipt of further data packets with source information of already known subscribers the existing entry is overwritten with the current single level reading. Thus, data packets are processed correctly regardless of whether the data packet sending the subscriber was previously known or not. The Ringverbund organizes itself.
Die Kommunikationseinheit ist vorzugsweise dafür ausgebildet, die dynamische Liste in einem Datenpaket auszugeben und zu empfangen. Statt in einem Datenpaket nur den aktuellen Einzelmesswert des jeweils sendenden Füllstandssensors unterzubringen, werden in dieser bevorzugten Weiterbildung die Teile der dynamischen Listen oder sogar die gesamten dynamischen Listen ausgetauscht. Jeder Teilnehmer füttert damit die Kommunikation innerhalb des Ringverbunds mit zusätzlichen oder sogar allen ihm verfügbaren aktuellen Informationen über den ganzen Ringverbund. Eine mögliche Implementierung ist, dass stets nur ein einziges Datenpaket kreist, in dem jeder teilnehmende Füllstandssensor bei der Weitergabe Aktualisierungen vornimmt und aus dem sich jeder teilnehmende Füllstandssensor für die von ihm benötigten Informationen bedient.The communication unit is preferably designed to output and receive the dynamic list in a data packet. Instead of accommodating only the current individual measured value of the respective transmitting level sensor in a data packet, the parts of the dynamic lists or even the entire dynamic lists are exchanged in this preferred development. Each participant feeds the communication within the ring network with additional or even all current information available to him on the entire ring network. One possible implementation is that there is always only one data packet revolving in which each participating level sensor makes updates as it is relayed, and from which each participating level sensor makes use of the information it requires.
Das Datenpaket enthält bevorzugt einen Zeitstempel, wobei die Kommunikationseinheit dafür ausgebildet ist, die Zeitstempel bekannter und empfangener Einzelfüllstandsmesswerte zu vergleichen und jeweils nur die neuesten Einzelfüllstandsmesswerte zu verarbeiten. Anhand des Zeitstempels wird erkannt, wie aktuell ein Einzelfüllstandsmesswert ist. Möglicherweise standen dem Füllstandssensor schon von früheren Datenpaketen aktuellere Informationen zur Verfügung.The data packet preferably contains a time stamp, wherein the communication unit is designed to compare the time stamps of known and received single level measurement values and to process only the latest single level measurement values in each case. The timestamp is used to determine how current a single level reading is. It is possible that the level sensor has more recent information available from earlier data packages.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, Datenpakete mit einem Zeitstempel ab einem vorgegebenen Alter nicht mehr weiterzugeben. Damit wird verhindert, dass ein Datenpaket unnötige Kommunikationskapazitäten blockiert, obwohl dessen Informationen schon veraltet sind.The communication unit is preferably designed to no longer forward data packets with a time stamp from a predetermined age. This prevents a data packet from blocking unnecessary communication capacity even though its information is already outdated.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, ein wiederholt empfangenes Datenpaket nicht mehr weiterzugeben. Wenn ein Datenpaket ein zweites Mal empfangen wird, hat es jeden Teilnehmer in dem Ring bereits passiert, so dass dieses Datenpaket an keiner Stelle noch einen Informationsgewinn verspricht.The communication unit is preferably designed to no longer forward a repeatedly received data packet. When a data packet is received a second time, it has already passed each subscriber in the ring, so that this data package promises nowhere or an information gain.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, ein empfangenes Datenpaket nicht mehr weiterzugeben, wenn es die Quelleninformation des eigenen Füllstandssensors enthält. Dies stellt prinzipiell einen Spezialfall eines bereits bekannten Datenpakets dar. Solange jeder Teilnehmer zuverlässig dafür sorgt, dass die eigenen Datenpakete nur einmal durch den Ringverbund kreisen, sind die in den vorherigen Absätzen beschriebenen Maßnahmen deshalb überflüssig. Sie dienen aber einer redundanten Absicherung gegen unnötige Kommunikation. Der Füllstandssensor kann den Zeitschlitz für die nicht mehr erfolgte Weitergabe nutzen, ein neues, eigenes Datenpaket mit einem aktuellen Einzelfüllstandsmesswert zu generieren und in den Ringverbund auszugeben.The communication unit is preferably designed to no longer forward a received data packet if it contains the source information of its own fill level sensor. In principle, this represents a special case of an already known data packet. As long as each participant reliably ensures that their own data packets circulate only once through the ring network, the measures described in the preceding paragraphs are therefore superfluous. But they serve a redundant protection against unnecessary communication. The level sensor can use the time slot for the no longer passed on to generate a new, separate data package with a current single level reading and output in the ring network.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, Datenpakete auszugeben und zu empfangen, die zusätzliche Diagnosedaten enthalten. Zusätzlich zu dem Einzelfüllstandsmesswert werden dabei beispielsweise Ausfallmeldungen, Fehlermeldungen, Wartungsanforderungen oder Prüfsummen für die Integrität des Datenpakets ausgetauscht. Die Teilnehmer kennen dann nicht nur die diversen Einzelfüllstandsmesswerte, sondern auch die Status der übrigen Teilnehmer.The communication unit is preferably designed to output and receive data packets containing additional diagnostic data. In addition to the single level measurement, for example, failure messages, error messages, maintenance requests or checksums for the integrity of the data packet are exchanged. The participants then not only know the various individual level readings, but also the status of the other participants.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, zyklisch ein eigenes Datenpaket mit einem aktuellen Einzelfüllstandsmesswert des eigenen Sensors zu erzeugen und auszugeben. Beispielsweise wird alle 50 ms ein Datenpaket ausgegeben. Der Zyklus kann angepasst werden, um die Lücken zwischen den empfangenen und weiterzugebenden Datenpaketen für die Ausgabe neuer, eigener Datenpakete auszunutzen.The communication unit is preferably designed to cyclically generate and output its own data packet with a current single-level measured value of its own sensor. For example, a data packet is output every 50 ms. The cycle can be adapted to exploit the gaps between the received and to be forwarded data packets for the output of new, separate data packets.
Die Kommunikationseinheit ist bevorzugt dafür ausgebildet, empfangene Datenpakete rasch weiterzugeben. Damit wird eine schnelle Kommunikation über den Ringverbund und somit eine kurze Ansprechzeit für die Erzeugung eines Gesamtfüllstandsmesswerts erreicht. Datenpakete können in wenigen Millisekunden und jedenfalls unterhalb von zehn Millisekunden weitergegeben werden.The communication unit is preferably designed to quickly forward received data packets. This achieves rapid communication via the ring network and thus a short response time for generating a total level measurement. Data packets can be forwarded within a few milliseconds and in any event within ten milliseconds.
Der Kommunikationseingang und der Kommunikationsausgang ist bevorzugt von den voneinander getrennten Kommunikationsleitungen eines IO-Link-Anschlusses gebildet.The communication input and the communication output is preferably formed by the separate communication lines of an IO-Link connection.
Der IO-Link ist an sich für eine bidirektionale Kommunikation ausgelegt und wird in dieser vorteilhaften Weiterbildung aufgetrennt. Die eingehende Kommunikationsverbindung des zuvor bidirektionalen Anschlusses wird mit einem Vorgänger-Füllstandssensor, die ausgehende Kommunikationsverbindung mit einem Nachfolger-Füllstandssensor verbunden. Damit kann die Ringkommunikation sehr einfach auf Basis eines bereits zuvor vorgesehenen IO-Link-Anschlusses realisiert werden. Die Teilnehmer arbeiten dabei zugleich als Repeater, so dass Reichweitenbegrenzungen des IO-Link-Protokolls von beispielsweise höchstens 20 m nicht mehr für den Ringverbund als Ganzen, sondern allenfalls noch den Abstand zwischen zwei teilnehmenden Füllstandssensoren gelten.The IO-Link is in itself designed for bidirectional communication and is separated in this advantageous development. The incoming communication link of the previously bidirectional port is connected to a preceding level sensor, the outgoing communication link to a successor level sensor. Thus, the ring communication can be realized very easily on the basis of an already previously provided IO-Link connection. At the same time, the subscribers work as repeaters, so that range limits of the IO-Link protocol of, for example, at most 20 m no longer apply to the ring network as a whole, but possibly even the distance between two participating level sensors.
Alternativ sind der Kommunikationseingang und der Kommunikationsausgang an eine gemeinsame Busleitung angeschlossen. Dadurch entsteht ein klassischer Ringbus. Dies ermöglicht ebenfalls die notwendige Kommunikation, erfordert aber vergleichsweise mehr Aufwand.Alternatively, the communication input and the communication output are connected to a common bus line. This creates a classic ring bus. This also allows the necessary communication, but requires relatively more effort.
Der Gesamtfüllstandsausgang ist bevorzugt ein Analogausgang, insbesondere ein 4–20 mA-Ausgang. Damit ist der gesamte Ringverbund, der über den Gesamtfüllstandsausgang eines teilnehmenden Füllstandssensors angeschlossen ist, abwärtskompatibel zu einem einzelnen Füllstandssensor, der seinen Messwert an einem entsprechenden Analogausgang bereitstellt.The total level output is preferably an analog output, in particular a 4-20 mA output. Thus, the entire ring assembly connected across the full level output of a participating level sensor is backward compatible with a single level sensor providing its reading at a corresponding analogue output.
Bevorzugt weist der Füllstandssensor einen Diagnoseausgang zur Ausgabe einer Diagnoseinformation über einen Ringverbund auf, an dem der Füllstandssensor teilnimmt. Damit können über den Gesamtfüllstandswert hinaus auch Status- und sonstige Informationen der Teilnehmer ausgegeben werden. Als Diagnoseausgang dient der vorhandene Gesamtfüllstandsausgang oder ein eigener, insbesondere digitaler Ausgang.The fill level sensor preferably has a diagnostic output for outputting diagnostic information via a ring connection, in which the fill level sensor participates. In addition to the overall level value, status and other information of the participants can be output. The diagnostic output is the existing total level output or a separate, in particular digital output.
Die Sensoreinheit weist bevorzugt einen Sender und einen Empfänger zum Aussenden und Empfangen eines elektromagnetischen Signals auf, insbesondere eines Mikrowellensignals, wobei die Auswertungseinheit dafür ausgebildet ist, den Einzelfüllstandsmesswert anhand einer Laufzeit des elektromagnetischen Signals bis zu einer Grenzfläche eines in dem Behälter befindlichen Mediums zu bestimmen. Derartige Radar- und TDR-Sensoren liefern besonders präzise und robuste Einzelfüllstandsmesswerte.The sensor unit preferably has a transmitter and a receiver for emitting and receiving an electromagnetic signal, in particular a microwave signal, wherein the evaluation unit is adapted to determine the single level reading based on a transit time of the electromagnetic signal up to an interface of a medium located in the container. Such radar and TDR sensors provide very precise and robust single level readings.
In vorteilhafter Weiterbildung ist ein Ringverbund mehrerer erfindungsgemäßer Füllstandssensoren vorgesehen, die jeweils über ihren Kommunikationseingang mit dem Kommunikationsausgang des Vorgängers und über ihren Kommunikationsausgang mit dem Kommunikationseingang des Nachfolgers ringförmig verbunden sind, wobei der Gesamtfüllstandsausgang mindestens eines Füllstandssensors mit einer übergeordneten Steuerung zum Auslesen des Gesamtfüllstandsmesswerts verbunden ist. Dieser Ringverbund bestimmt den Füllstand an mehreren Stellen als Einzelfüllstandsmesswert der teilnehmenden Füllstandssensoren, sammelt die einzelnen Messwerte mittels Kommunikation in dem Ringverbund, und gibt einen daraus berechneten Gesamtfüllstandsmesswert an eine übergeordnete Steuerung aus, etwa eine Anlagensteuerung, ein Messgerät oder eine Anzeige.In an advantageous embodiment, a ring network of several inventive level sensors is provided, which are each annularly connected via their communication input to the communication output of the predecessor and their communication output to the communication input of the successor, the total level output of at least one level sensor is connected to a higher-level control for reading the total level measurement , This ring compound determines the level multiple points as a single level reading of the participating level sensors, collects the individual measured values by means of communication in the ring network, and outputs a calculated total level measurement to a higher-level control, such as a plant control, a meter or a display.
Der Ringverbund ist bevorzugt an einem bewegten Behälter montiert, der Teil einer Abfüllanlage ist, wobei der Behälter insbesondere eine Drehbewegung ausführt, und wobei der Gesamtfüllstandsausgang über einen Schleifkontakt mit der nicht mitbewegten übergeordneten Steuerung verbunden ist. Das Messmedium in einem solchen Behälter ist unruhig und daher durch eine lokale, punktuelle Messung meist kein aussagekräftiger Füllstand bestimmbar. Der erfindungsgemäße Ringverbund ermöglicht dennoch eine robuste und genaue Messung des gesamten Füllstands durch Zusammenführung mehrerer Einzelmesswerte.The ring composite is preferably mounted on a moving container, which is part of a filling plant, wherein the container in particular performs a rotational movement, and wherein the overall level output is connected via a sliding contact with the non-moving superordinate control. The measuring medium in such a container is restless and therefore by a local, punctual measurement usually no meaningful level can be determined. The ring composite according to the invention nevertheless allows a robust and accurate measurement of the entire fill level by merging a plurality of individual measured values.
In einer alternativen Ausgestaltung zu einer selbstorganisierten Kommunikationsstruktur gleichberechtigter Teilnehmer erkennt derjenige Füllstandssensor, dessen Gesamtfüllstandsausgang mit der übergeordneten Steuerung verbunden ist, diese Verbindung bevorzugt selbsttätig und nimmt daraufhin die Rolle eines Kommunikationsmasters ein, wobei die übrigen Füllstandssensoren die Rolle von Kommunikationsslaves einnehmen.In an alternative embodiment to a self-organized communication structure equal participants recognizes the level sensor whose total level output is connected to the parent control, this connection preferably automatically and then takes the role of a communication master, the remaining level sensors take the role of communication slaves.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:The invention will be explained below with regard to further advantages and features with reference to the accompanying drawings with reference to embodiments. The figures of the drawing show in:
Der Füllstandssensor
Eine Kommunikationseinheit
Die Auswertungseinheit berechnet mit Hilfe der Informationen aus den Datenpaketen und ihres eigenen Messwerts einen Gesamtmesswert und gibt diesen an einem Ausgang
Die Füllstandssensoren
Die Füllstandssensoren
Die Prozessdaten umfassen in erster Linie einen Füllstandswert. Dabei handelt es sich um den selbst gemessenen Füllstandswert, optional aber auch bekannte weitere Füllstandswerte von anderen teilnehmenden Füllstandssensoren
Die Prüfsumme stellt einen datenpaketspezifischen Wert dar, mit dem die Konsistenz des Datenpakets
Um eine eindeutige Synchronisation zwischen den teilnehmenden Füllstandssensoren
Jeder Füllstandssensor
Mit dieser Kommunikation sind je nach Anzahl teilnehmender Füllstandssensoren
Empfängt ein Füllstandssensor
Jeder Füllstandssensor
Die Auswertungseinheit
Der Ringverbund ist in der Lage, trotz verschiedener auftretender Fehler zumindest noch einen Gesamtfüllstand geringerer Genauigkeit auszugeben. Wenn beispielsweise der Ring an einer Stelle unterbrochen ist, kann das noch verbundene Ringsegment weiterarbeiten. Jeder Füllstandssensor
Werden von einem Füllstandssensor
Derartige Fehlerzustände können auf dem Diagnoseausgang
Ist ein zusätzlicher digitaler Diagnoseausgang
Alternativ zu der bisher beschriebenen Ringkommunikation unter gleichberechtigten Teilnehmern könnte auch einer der Füllstandssensoren
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