EP1573281A2 - Filling level sensor and method for measuring filling level - Google Patents

Filling level sensor and method for measuring filling level

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EP1573281A2
EP1573281A2 EP03767802A EP03767802A EP1573281A2 EP 1573281 A2 EP1573281 A2 EP 1573281A2 EP 03767802 A EP03767802 A EP 03767802A EP 03767802 A EP03767802 A EP 03767802A EP 1573281 A2 EP1573281 A2 EP 1573281A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
level
parameter set
measuring device
measurement
evaluation unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03767802A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dietmar Spanke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP1573281A2 publication Critical patent/EP1573281A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01F23/80—Arrangements for signal processing
    • G01F23/802—Particular electronic circuits for digital processing equipment
    • G01F23/804—Particular electronic circuits for digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level
    • G—PHYSICS
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    • G01F23/80—Arrangements for signal processing
    • G01F23/806—Particular electronic circuits for handling non-digital processing equipment
    • G01F23/808—Particular electronic circuits for handling non-digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level

Definitions

  • Level gauges are used in a variety of industries, e.g. in the manufacturing industry, in chemistry or in the food industry.
  • a frequently used type of level measurement is based on the runtime principle.
  • periodically short transmission signals e.g. Microwaves or ultrasound waves are sent to the surface of a filling material by means of an antenna and the echo signals reflected on the surface are received again after a distance-dependent transit time.
  • Echo amplitudes formed as a function of the transit time echo function. Each value of this echo function corresponds to the amplitude of an echo reflected at a certain distance from the antenna.
  • Reflection of a transmission signal on the product surface corresponds. It is generally assumed that the useful echo has a larger amplitude than the other echoes. Given the fixed propagation speed of the transmission pulses, the running time of the useful echo directly results in the distance between the product surface and the antenna.
  • the fill level measuring device In order for the useful echo to be recognized and the associated fill level to be derived from it, the fill level measuring device requires some information. When determining the level, for example, an installation height of the level measuring device in the container must be taken into account. If not only the distance between the level measuring device and the filling material is to be determined, but also an indication of the amount of filling material present in the container, the filling level measuring device must have information about the shape of the container.
  • a material property of the filling material can also be important.
  • a material property is e.g. a dielectric constant of the medium. How well the product reflects microwaves, or how large a proportion of the reflected microwaves is, depends on the dielectric constant of the product. Correspondingly, the dielectric constant can be used to estimate an expected amplitude of the useful echo, which makes it easier to find the correct useful echo.
  • Level measuring device among other things, all parameters relevant to the respective application are made accessible.
  • the parameters are stored as a parameter set and are available after commissioning.
  • the level meter works independently with the help of the parameter set.
  • the invention achieves this by filling level measuring device
  • a measuring unit which is used to record a measuring signal dependent on the fill level
  • the fill level measuring device is assigned an on-site operation, via which an operator can enter which parameter set is to be selected.
  • the fill level measuring device is assigned a communication interface via which it can be entered which parameter set is to be selected.
  • the invention consists in a method for level measurement with a level measurement device according to the invention, in which
  • the invention consists in an arrangement for level measurement with a level measurement device according to the invention, in which
  • the invention consists in a method for level measurement with a level measurement device according to the invention, in which the evaluation unit recognizes events on the basis of the measurement signals which necessitate a change of the parameter set.
  • Fig. 1 shows a fill level measuring device according to the invention
  • Fig. 2 shows an arrangement for level measurement
  • Fig. 3 shows a movable along a rail level meter, with the Level measurements can be carried out in several containers;
  • FIG. 1 shows a fill level measuring device according to the invention.
  • FIG. 2 shows an arrangement for level measurement in which the level measurement device shown in FIG. 1 is mounted on a container 5.
  • the exemplary embodiment shown is a level measuring device working with microwaves, which works according to the transit time principle.
  • other conventional level gauges can also be designed according to the invention, e.g. ultrasonic level gauges or capacitive level gauges.
  • the fill level measuring device has a memory 19 in which parameter sets are stored for different applications.
  • the parameter sets include application-specific information that is required to determine the fill level 1. This makes it possible to use the same level measuring device in several different applications.
  • the required parameter set for each application is already available in the memory 19.
  • the parameter sets are stored in the memory 19 before the first fill level measurement, for example when starting up.
  • a parameter set is stored in the memory 19 which contains the required application-specific information, such as the installation height of the fill level measuring device in the container, the container geometry, possible internals which should not be confused with fill levels. contains the dielectric constant of the product, etc.
  • the evaluation unit 17 serves to select from the stored parameter sets the parameter set that contains the information relevant for the current application.
  • containers 5 are filled with goods 3 with very different properties, e.g. Densities or dielectric constants can be filled.
  • Each change of the filling material 3 means a different application for the level measuring device.
  • Level measuring device successively measure levels 1 in several containers 5.
  • the level measuring device can e.g. Drive along a rail 27 from one container 5 to the next. This is shown in FIG. 3.
  • the end of the level measuring device can also be mounted on a rod-shaped support 29 which is rotatable about its suspension.
  • the fill level measuring device can reach several containers 5 arranged in a circle within the reach of the carrier 29. This is shown in FIG. 4.
  • the parameter set can be selected in various ways.
  • the level measuring device is an on-site operator 21 assigned.
  • An on-site operator 21 can enter which parameter set is to be selected. The operator will make this entry each time the application is changed. This input is fed to the evaluation unit 17, which then uses the input to select the parameter set required for the new application.
  • the fill level measuring device can be assigned a communication interface, via which the parameter set to be selected is then entered.
  • This embodiment saves an operator the way to on-site operation 21. It will therefore always be used when the level measuring device is part of a larger system.
  • measuring devices are often connected to a higher-level unit 25, e.g. a process control center or a programmable logic controller, closed.
  • Fig. 6 shows a schematic diagram of such a system with three level measuring devices, which are connected to the higher-level unit 25 via the bus line system 23.
  • Each fill level measuring device is connected to the bus line system 23 via a communication interface 27.
  • the level measuring device or its evaluation unit 17 can be informed by the higher-level unit 25 in which application the respective level measuring device is currently being used.
  • Another particularly advantageous form of selecting the correct parameter set consists in a method for level measurement using the level measuring device according to the invention, in which the measuring unit 7
  • the evaluation unit 17 determines the fill level 1 by first examining the echo signals E for striking structures.
  • striking structures eg false echoes generated by fixed installations in the container 5, an echo of a bottom of the container 5 or a significant signal curve of the echo signal E in the region of the antenna 11.
  • the evaluation unit 17 recognizes in which application the level measuring device is currently in use and selects the associated parameter set based on the structures. The evaluation unit 17 then determines the fill level 1 by means of the parameter set belonging to the application.
  • a particular advantage of this method is that the level measuring device does not require any input. It independently recognizes which application is currently in use. This knowledge can also be output as a plausibility check or as input for other devices that are not able to automatically recognize the current application.
  • an arrangement for level measurement can alternatively be used which, in addition to the level measuring device, has a device for recognizing an existing application.
  • the application results from the position of the fill level measuring device.
  • the device for recognizing the present application can have, for example, a set of light barriers attached to the measuring locations, or pressure switches can be provided which are switched by the passing level measuring device.
  • the position of the level measuring device can be detected by a device which detects a motor position of a motor causing the level measuring device to move along the rail or a rotation of the carrier 29. In order that this information can be fed to the fill level measuring device, there is a connection 31 between the device and the evaluation unit 17, via which the evaluation unit 17 has knowledge of the device available.
  • connection 31 can be designed, for example, for analog signals, for digital signals or for bus communication.
  • a level gauge end of the connection is shown in Fig. 1. In the exemplary embodiment shown, it is designed as a connection option for the device, which is connected directly to the evaluation unit 17.
  • the parameter set can also take place via a method for level measurement, in which the evaluation unit 17 uses the measurement signals to recognize events which make it necessary to change the parameter set.
  • the triggering events can also be predetermined by the manufacturing process itself in a manufacturing process carried out in a single container 5. This is the case, for example, if different contents 3 are filled into the container 5 one after the other.
  • the manufacturing process specifies the sequence in which the individual filling goods 3 are filled or drained. If the level 1 is now measured with knowledge of the manufacturing process and its development over time is followed, an assignment can be made here. Accordingly, the events at a certain stage in the manufacturing process are level increases or decreases.
  • the evaluation unit 17 not only serves to select the parameter set, after selection it also serves to derive the fill level from the measurement signal M based on the selected parameter set and to make it available for further processing, evaluation and / or display.
  • the output can take place, for example, via an output stage 33, as shown in FIG. 1.

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Abstract

A filling level sensor for measuring the filling level of a material (3) in a container (5) is disclosed, which may be applied to several applications after a single installation, comprising a sensor unit (7) which records a measured signal (M), dependent on the filling level (1), a memory (19) in which parameter sets for various applications are stored and an analytical unit (17) which serves to select a parameter set and to derive the filing level (1) from the measured signal (M) using said parameter set and to provide further processing, analysis and/or display.

Description

Füllstandsmeßgerät und Verfahren zur Füllstandsmessung Level measuring device and method for level measurement
Die Erfindung betrifft ein Füllstandsmeßgerät und ein Verfahren zur Füllstandsmessung.The invention relates to a level measuring device and a method for level measurement.
Füllstandsmeßgeräte werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, z.B. in der verarbeitenden Industrie, in der Chemie oder in der Lebensmittelindustrie.Level gauges are used in a variety of industries, e.g. in the manufacturing industry, in chemistry or in the food industry.
Eine häufig eingesetzte Art der Füllstandsmessung basiert auf dem Laufzeitprinzip. Dabei werden z.B. periodisch kurze Sendesignale, z.B. Mikrowellen oder Ultraschallwellen, mittels einer Antenne zur Oberfläche eines Füllguts gesendet und die an der Oberfläche reflektierten Echosignale nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen. Es wird eine dieA frequently used type of level measurement is based on the runtime principle. Here, e.g. periodically short transmission signals, e.g. Microwaves or ultrasound waves are sent to the surface of a filling material by means of an antenna and the echo signals reflected on the surface are received again after a distance-dependent transit time. It will be the one
Echoamplituden als Funktion der Laufzeit darstellende Echofunktion gebildet. Jeder Wert dieser Echofunktion entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand von der Antenne reflektierten Echos.Echo amplitudes formed as a function of the transit time echo function. Each value of this echo function corresponds to the amplitude of an echo reflected at a certain distance from the antenna.
Aus der Echofunktion wird ein Nutzecho bestimmt, das wahrscheinlich derA useful echo is determined from the echo function, which is probably the
Reflexion eines Sendesignals an der Füllgutoberfläche entspricht. Dabei wird in der Regel angenommen, daß das Nutzecho, eine größere Amplitude aufweist, als die übrigen Echos. Aus der Laufzeit des Nutzechos ergibt sich bei einer festen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Sendepulse unmittelbar der Abstand zwischen der Füllgutoberfläche und der Antenne.Reflection of a transmission signal on the product surface corresponds. It is generally assumed that the useful echo has a larger amplitude than the other echoes. Given the fixed propagation speed of the transmission pulses, the running time of the useful echo directly results in the distance between the product surface and the antenna.
Üblicherweise wird nicht ein empfangenes Rohsignal zur Auswertung herangezogen, sondern dessen sogenannte Hüllkurve. Die Hüllkurve wird erzeugt, indem das RohsignalUsually, it is not a received raw signal that is used for evaluation, but rather its so-called envelope curve. The envelope is generated by the raw signal
gleichgerichtet und gefiltert wird. Zur genauen Bestimmung einer Laufzeit des Nutzechos wird zuerst ein Maximum der Hüllkurve bestimmt. Damit das Nutzecho erkannt und daraus der zugehörige Füllstand abgeleitet werden kann, benötigt das Füllstandsmeßgerät einige Informationen. Bei der Bestimmung des Füllstandes ist z.B. eine Einbauhöhe des Füllstandsmeßgeräts im Behälter zu berücksichtigen. Soll nicht nur der Abstand zwischen Füllstandsmeßgerät und Füllgut ermittelt werden, sondern auch eine Angabe der im Behälter vorhandenen Füllgutmenge erfolgen, so muß das Füllstandsmeßgerät über Informationen über die Form des Behälters verfügen.rectified and filtered. A maximum of the envelope curve is first determined in order to precisely determine the duration of the useful echo. In order for the useful echo to be recognized and the associated fill level to be derived from it, the fill level measuring device requires some information. When determining the level, for example, an installation height of the level measuring device in the container must be taken into account. If not only the distance between the level measuring device and the filling material is to be determined, but also an indication of the amount of filling material present in the container, the filling level measuring device must have information about the shape of the container.
Daneben können auch Angaben über Materialeigenschaften des Füllguts von Bedeutung sein. Bei der Füllstandsmessung mittels Mikrowellen ist eine solche Materialeigenschaft z.B. eine Dielektrizitätskonstante des Füllguts. Wie gut das Füllgut Mikrowellen reflektiert, bzw. wie groß ein Anteil der Reflektierten Mikrowellen ist, hängt von der Dielektrizitätskonstanten des Füllguts ab. Entsprechend kann anhand der Dielektrizitätskonstanten eine Abschätzung einer zu erwartenden Amplitude des Nutzechos vorgenommen werden, die die Findung des richtigen Nutzechos erleichtert.In addition, information about the material properties of the filling material can also be important. When measuring fill levels using microwaves, such a material property is e.g. a dielectric constant of the medium. How well the product reflects microwaves, or how large a proportion of the reflected microwaves is, depends on the dielectric constant of the product. Correspondingly, the dielectric constant can be used to estimate an expected amplitude of the useful echo, which makes it easier to find the correct useful echo.
Bei herkömmlichen Füllstandsmeßgeräten wird daher nach einer Installation des Füllstandsmeßgeräts eine Inbetriebnahme vorgenommen, bei der demIn conventional level measuring devices, therefore, commissioning is carried out after installation of the level measuring device, in which the
Füllstandsmeßgerät unter anderem alle für die jeweilige Anwendung relevanten Parameter zugänglich gemacht werden. Die Parameter werden als Parametersatz abgelegt und stehen nach der Inbetriebnahme zur Verfügung.Level measuring device, among other things, all parameters relevant to the respective application are made accessible. The parameters are stored as a parameter set and are available after commissioning.
Nach der Inbetriebnahme arbeitet das Füllstandsmeßgerät dann unter zu Hilfenahme des Parametersatzes eigenständig.After commissioning, the level meter works independently with the help of the parameter set.
Allerdings ist es nicht ohne weiteres möglich, die Anwendung zu verändern. Jede Änderung, die sich auf einen Parameter des Parametersatzes auswirkt, macht eine erneute Inbetriebnahme erforderlich. Dies kann unter Umständen mit hohem Zeit und Kostenaufwand verbunden sein. Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Füllstandsmeßgerät anzugeben, das nach einer einmaligen Inbetriebnahme in mehreren Anwendungen einsetzbar ist.However, it is not easy to change the application. Every change that affects a parameter of the parameter set requires a new start-up. Under certain circumstances, this can be time-consuming and costly. It is an object of the invention to provide a fill level measuring device which can be used in several applications after a single start-up.
Dies erreicht die Erfindung durch Füllstandsmeßgerät zurThe invention achieves this by filling level measuring device
Messung eines Füllstandes eines Füllgutes in einem Behälter mitMeasurement of a fill level in a container with
- einer Meßeinheit, die dazu dient ein vom Füllstand abhängiges Meßsignal aufzunehmen,a measuring unit which is used to record a measuring signal dependent on the fill level,
- einem Speicher, in dem für verschiedene Anwendungen Parametersätze abgelegt sind, und- a memory in which parameter sets are stored for different applications, and
- einer Auswerteeinheit, die dazu dient- an evaluation unit that serves this purpose
- einen Parametersatz auszuwählen, und- select a parameter set, and
-- anhand dieses Parametersatzes aus dem Meßsignal den Füllstand abzuleiten und einer weiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder- Using this parameter set to derive the level from the measurement signal and further processing, evaluation and / or
Anzeige zur Verfügung zu stellen.To make the advertisement available.
Gemäß einer ersten Weiterbildung ist dem Füllstandsmeßgerät eine Vorortbedienung zugeordnet, über die ein Bediener eingeben kann, welcher Parametersatz auszuwählen ist.According to a first further development, the fill level measuring device is assigned an on-site operation, via which an operator can enter which parameter set is to be selected.
Gemäß einer zweiten Weiterbildung ist dem Füllstandsmeßgerät eine Kommunikationsschnittstelle zugeordnet, über die eingegeben werden kann, welcher Parametersatz auszuwählen ist.According to a second development, the fill level measuring device is assigned a communication interface via which it can be entered which parameter set is to be selected.
Weiter besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Füllstandsmessung mit einem erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgerät, bei demFurthermore, the invention consists in a method for level measurement with a level measurement device according to the invention, in which
- die Meßeinheit Sendesignale aussendet und deren Echosignale empfängt, und - die Auswerteeinheit den Füllstand bestimmt, in dem sie- The measuring unit sends out transmission signals and receives their echo signals, and - The evaluation unit determines the fill level in which it
- die Echosignale auf markante Strukturen untersucht, -- anhand der Strukturen einen Parametersatz auswählt, und- examines the echo signals for distinctive structures, - selects a parameter set based on the structures, and
- mittels des Parametersatzes den Füllstand bestimmt.- Determines the level using the parameter set.
Ebenso besteht die Erfindung in einer Anordnung zur Füllstandsmessung mit einem erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgerät, bei derLikewise, the invention consists in an arrangement for level measurement with a level measurement device according to the invention, in which
- eine Vorrichtung zur Erkennung einer vorliegenden Anwendung vorgesehen ist, unda device for recognizing a present application is provided, and
- eine Verbindung zwischen der Vorrichtung und der Auswerteeinheit besteht, über die der- There is a connection between the device and the evaluation unit via which the
Auswerteeinheit Erkenntnisse der Vorrichtung zur Verfügung stehen.Evaluation unit findings of the device are available.
Weiter besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Füllstandsmessung mit einem erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgerät, bei dem die Auswerteeinheit anhand der Meßsignale Ereignisse erkennt, die einen Wechsel des Parametersatzes erfoderlich machen.Furthermore, the invention consists in a method for level measurement with a level measurement device according to the invention, in which the evaluation unit recognizes events on the basis of the measurement signals which necessitate a change of the parameter set.
Gemäß einer Weiterbildung der Verfahren, wird die Erkenntnis, welche Anwendung vorliegt zur Plausibilitätskontrolle oder als Eingabe für andere Geräte ausgegeben.According to a development of the method, the knowledge of which application is present for plausibility control or as input for other devices is output.
Die Erfindung und weitere Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert; gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The invention and further advantages will now be explained in more detail with reference to the figures of the drawing, in which an exemplary embodiment is shown; Identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Füllstandsmeßgerät;Fig. 1 shows a fill level measuring device according to the invention;
Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Füllstandsmessung;Fig. 2 shows an arrangement for level measurement;
Fig. 3 zeigt ein entlang einer Schiene bewegbares Füllstandsmeßgerät, mit dem Füllstandsmessungen in mehreren Behältern durchführbar sind;Fig. 3 shows a movable along a rail level meter, with the Level measurements can be carried out in several containers;
Fig. 4 zeigt ein endseitig auf einem stabförmigen Träger 29 montiertes Füllstandsmeßgerät;4 shows a level measuring device mounted on the end on a rod-shaped support 29;
Fig. 5 zeigt ein Füllstandsmeßgerät mit einer Vorortbedienung; und5 shows a level measuring device with on-site operation; and
Fig. 6 zeigt mehrere über ein Bussystem an eine übergeordnete Einheit angebundene Füllstandsmeßgeräte.6 shows a plurality of level measuring devices connected to a higher-level unit via a bus system.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Füllstandsmeßgerät dargestellt. Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Füllstandsmessung bei der das in Fig. 1 dargestellte Füllstandsmeßgerät auf einem Behälter 5 montiert ist.1 shows a fill level measuring device according to the invention. FIG. 2 shows an arrangement for level measurement in which the level measurement device shown in FIG. 1 is mounted on a container 5.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmeßgerät, das nach dem Laufzeitprinzip arbeitet. Genauso können auch andere herkömmliche Füllstandsmeßgeräte erfindungsgemäß ausgestaltet werden, z.B. mit Ultraschall arbeitende Füllstandsmeßgeräte oder kapazitve Füllstandsmeßgeräte.The exemplary embodiment shown is a level measuring device working with microwaves, which works according to the transit time principle. Likewise, other conventional level gauges can also be designed according to the invention, e.g. ultrasonic level gauges or capacitive level gauges.
Das Füllstandsmeßgerät dient zur Messung eines Füllstandes 1 eines Füllgutes 3 in einem Behälter 5 und weist eine Meßeinheit 7 auf, die dazu dient ein vom Füllstand 1 abhängiges Meßsignal aufzunehmen. Die Meßeinheit 7 umfaßt bei dem dargestellten mit Mikrowellen arbeitenden Füllstandsmeßgerät eine Mikrowellenquelle 9, die über eine Sende- und Empfangsweiche 11 mit einer Antenne 13 verbunden ist.The fill level measuring device is used to measure a fill level 1 of a filling material 3 in a container 5 and has a measuring unit 7 which is used to record a measurement signal dependent on the fill level 1. The measuring unit 7 in the illustrated level measuring device working with microwaves comprises a microwave source 9 which is connected to an antenna 13 via a transmitting and receiving switch 11.
Im Betrieb sendet die Meßeinheit 7 über die Antenne 13 von der Mikrowellenquelle 9 z.B. periodisch kurze Sendesignale S in Richtung des Füllguts 3 aus und empfängt deren Echosignale E. Die Echosignale E werden von der Antenne 13 über die Sende- und Empfangsweiche 11 zu einer Signalvorverarbeitung 15 geleitet. In der Signalvorverarbeitung 15 werden die Echosignale E aufbereitet. Beispielsweise können die Echosignale E verstärkt, gleichgerichtet und gefiltert werden. Die Signalvorverarbeitung 15 erzeugt ein Meßsignal, das vom Füllstand abhängt. In dem gewählten Ausführungsbeispiel ist dies z.B. eine von dem Echosignal E abgeleitete Echofunktion, wie sie in Fig. 1 graphisch dargestellt ist. Die Echofunktion gibt Echoamplituden als Funktion der Laufzeit wieder. Das dargestellte ausgeprägte Maximum der Echofunktion stammt von einer Reflektion an der Füllgutoberfläche.In operation, the measuring unit 7 transmits periodically short transmission signals S in the direction of the microwave source 9 via the antenna 13 Fill material 3 and receives their echo signals E. The echo signals E are passed from the antenna 13 via the transmitting and receiving switch 11 to a signal preprocessing 15. The echo signals E are processed in the signal preprocessing 15. For example, the echo signals E can be amplified, rectified and filtered. The signal preprocessing 15 generates a measurement signal that depends on the level. In the selected exemplary embodiment, this is, for example, an echo function derived from the echo signal E, as is shown graphically in FIG. 1. The echo function reproduces echo amplitudes as a function of the transit time. The pronounced maximum of the echo function shown comes from a reflection on the product surface.
Das Meßsignal wird einer Auswerteeinheit 17 zugeführt, die daraus den aktuellen Füllstand 1 bestimmt.The measurement signal is fed to an evaluation unit 17, which determines the current fill level 1 therefrom.
Erfindungsgemäß weist das Füllstandsmeßgerät einen Speicher 19 auf, in dem für verschiedene Anwendungen Parametersätze abgelegt sind. Die Parametersätze umfassen anwendungsspezifische Informationen, die zur Bestimmung des Füllstands 1 erforderlich sind. Hierdurch ist es möglich ein und dasselbe Füllstandsmeßgerät in mehreren verschiedenen Anwendungen einzusetzen. Für jede Anwendung liegt der erforderliche Parametersatz bereits abrufbereit im Speicher 19 vor.According to the invention, the fill level measuring device has a memory 19 in which parameter sets are stored for different applications. The parameter sets include application-specific information that is required to determine the fill level 1. This makes it possible to use the same level measuring device in several different applications. The required parameter set for each application is already available in the memory 19.
Die Parametersätze werden vor der ersten Füllstandsmessung, z.B. bei einer Inbetreibnahme, in dem Speicher 19 abgelegt. Dabei wird in dem Speicher 19 für jede mögliche Anwendung in der das Füllstandsmeßgerät eingesetzt werden soll ein Parametersatz abgelegt, der die erforderlichen anwendungsspezifischen Informationen, wie z.B. die Einbauhöhe des Füllstandsmeßgeräts im Behälter, die Behältergeometrie, mögliche Einbauten, die nicht mit Füllständen verwechselt werden dürfen, die Dielektrizitätskonstante des Füllguts, u.s.w. enthält. Die Auswerteeinheit 17 dient dazu, aus den abgespeicherten Parametersätzen denjenigen Parametersatz auszuwählen, der die für die momentane Anwendung relevanten Informationen enthält.The parameter sets are stored in the memory 19 before the first fill level measurement, for example when starting up. For each possible application in which the fill level measuring device is to be used, a parameter set is stored in the memory 19 which contains the required application-specific information, such as the installation height of the fill level measuring device in the container, the container geometry, possible internals which should not be confused with fill levels. contains the dielectric constant of the product, etc. The evaluation unit 17 serves to select from the stored parameter sets the parameter set that contains the information relevant for the current application.
Es gibt eine Vielzahl von Meßaufgaben, bei denen es eine deutliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit und der Effizienz bedeutet, wenn ein Füllstandsmeßgerät ohne zusätzlichen Aufwand in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden kann.There are a large number of measuring tasks in which it means a significant increase in economy and efficiency if a level measuring device can be used in various applications without additional effort.
Ein Beispiel hierfür sind Herstellverfahren bei denen Behälter 5 nacheinander mit Füllgütern 3 mit stark unterschiedlichen Eigenschaften, z.B. Dichten oder Dielektrizitätskonstanten, befüllt werden. Jeder Wechsel des Füllguts 3 bedeutet für das Füllstandsmeßgerät eine andere Anwendung.An example of this are manufacturing processes in which containers 5 are filled with goods 3 with very different properties, e.g. Densities or dielectric constants can be filled. Each change of the filling material 3 means a different application for the level measuring device.
Genauso kann es sehr kostensparend sein mit einem einzigenLikewise, it can be very cost effective with just one
Füllstandsmeßgerät nacheinander Füllstände 1 in mehreren Behältern 5 zu messen. Das Füllstandsmeßgerät kann hierzu z.B. entlang einer Schiene 27 von einem Behälter 5 zum nächsten fahren. Dies ist in Fig. 3 dargestellt.Level measuring device successively measure levels 1 in several containers 5. The level measuring device can e.g. Drive along a rail 27 from one container 5 to the next. This is shown in FIG. 3.
Auch kann das Füllstandsmeßgerät endseitig auf einem stabförmigen Träger 29 montiert sein, der um seine Aufhängung rotierbar ist. So kann das Füllstandsmeßgerät zu mehreren in einem Kreis in Reichweite des Trägers 29 angeordneten Behältern 5 gelangen. Dies ist in Fig. 4 dargestellt.The end of the level measuring device can also be mounted on a rod-shaped support 29 which is rotatable about its suspension. Thus, the fill level measuring device can reach several containers 5 arranged in a circle within the reach of the carrier 29. This is shown in FIG. 4.
Jeder Behälterwechsel entspricht bei den in Fig. 3 und 4 dargestelltenEach container change corresponds to that shown in FIGS. 3 and 4
Beipielen einer neuen Anwendung, in denen jeweils ein anderer Parametersatz herangezogen werden muß.Examples of a new application in which a different parameter set must be used.
Die Auswahl des Parametersatzes kann auf verschiedene Weise erfolgen.The parameter set can be selected in various ways.
In Fig. 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist dem Füllstandsmeßgerät eine Vorortbedienung 21 zugeordnet. Über die Vorortbedienung 21 kann ein Bediener eingeben, welcher Parametersatz auszuwählen ist. Jedesmal wenn die Anwendung gewechselt wird, wird der Bediener diese Eingabe vornehmen. Diese Eingabe wird der Auswerteinheit 17 zugeleitet, die dann anhand der Eingabe den für die neue Anwendung benötigten Parametersatz auswählt.5 shows a first exemplary embodiment. In this embodiment, the level measuring device is an on-site operator 21 assigned. An on-site operator 21 can enter which parameter set is to be selected. The operator will make this entry each time the application is changed. This input is fed to the evaluation unit 17, which then uses the input to select the parameter set required for the new application.
Alternativ kann dem Füllstandsmeßgerät eine Kommunikations-schnittstelle zugeordnet sein, über die dann die Eingabe erfolgt, welcher Parametersatz auszuwählen ist. Diese Ausführungsform erspart einem Bediener den Weg bis zur Vorortbedienung 21. Sie wird daher immer dann bevorzugt eingesetzt werden, wenn das Füllstandsmeßgerät Bestandteil einer größeren Anlage ist. Auf größeren Anlagen werden Meßgeräte häufig über ein Busleitungssystem 23 an eine übergeordnete Einheit 25, z.B. eine Prozeßleitstelle oder eine speicherprogrammierbare Steuerung, geschlossen. Fig. 6 zeigt eine Prinzipskizze einer solchen Anlage mit drei Füllstandsmeßgeräten, die über das Busleitungssystem 23 an die übergeordnete Einheit 25 angebunden sind. Jedes Füllstandsmeßgerät ist an das Busleitungssystem 23 über eine Kommunikationeschnittstelle 27 angeschlossen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann dem Füllstandsmeßgerät, bzw. dessen Auswerteeinheit 17 von der übergeordneten Einheit 25 mitgeteilt werden, in welcher Anwendung das jeweilige Füllstandsmeßgerät gerade eingesetzt wird.Alternatively, the fill level measuring device can be assigned a communication interface, via which the parameter set to be selected is then entered. This embodiment saves an operator the way to on-site operation 21. It will therefore always be used when the level measuring device is part of a larger system. In larger systems, measuring devices are often connected to a higher-level unit 25, e.g. a process control center or a programmable logic controller, closed. Fig. 6 shows a schematic diagram of such a system with three level measuring devices, which are connected to the higher-level unit 25 via the bus line system 23. Each fill level measuring device is connected to the bus line system 23 via a communication interface 27. In this exemplary embodiment, the level measuring device or its evaluation unit 17 can be informed by the higher-level unit 25 in which application the respective level measuring device is currently being used.
Eine weitere besonders Vorteilhafte Form der Auswahl des richtigen Parametersatzes besteht in einem Verfahren zur Füllstandsmessung mit dem erfindungsgemäßen Füllstandsmeßgerät, bei dem die Meßeinheit 7Another particularly advantageous form of selecting the correct parameter set consists in a method for level measurement using the level measuring device according to the invention, in which the measuring unit 7
Sendesignale S aussendet und deren Echosignale E empfängt. Das Senden von Sendesignalen S und der Empfang von deren Echosignalen E wird, wie eingangs erläutert, regelmäßig bei nach dem Laufzeitprinzip arbeitenden Füllstandsmeßgeräten durchgeführt.Sends transmission signals S and receives their echo signals E. The transmission of transmission signals S and the reception of their echo signals E is, as explained at the beginning, carried out regularly with level measuring devices operating according to the transit time principle.
Die Auswerteinheit 17 bestimmt dann den Füllstand 1 indem sie zunächst die Echosignale E auf markante Strukturen untersucht. Markante Strukturen sind z.B. von festen Einbauten im Behälter 5 erzeugte Störechos, ein Echo eines Bodens des Behälters 5 oder ein signifikanter Signalverlauf des Echosignals E im Bereich der Antenne 11.The evaluation unit 17 then determines the fill level 1 by first examining the echo signals E for striking structures. There are striking structures eg false echoes generated by fixed installations in the container 5, an echo of a bottom of the container 5 or a significant signal curve of the echo signal E in the region of the antenna 11.
Anhand der markanten Strukturen erkennt die Auswerteeinheit 17, in welcher Anwendung des Füllstandsmeßgerät gerade im Einsatz ist und wählt den anhand der Strukturen den zugehörigen Parametersatz aus. Mittels des zu der Anwendung gehörigen Paramtersatzes bestimmt die Auswerteinheit 17 dann den Füllstand 1.On the basis of the striking structures, the evaluation unit 17 recognizes in which application the level measuring device is currently in use and selects the associated parameter set based on the structures. The evaluation unit 17 then determines the fill level 1 by means of the parameter set belonging to the application.
Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das Füllstandsmeßgerät keine Eingabe benötigt. Es erkennt eigenständig welche Anwendung gerade vorliegt. Diese Erkenntnis kann zusätzlich als Plausibilitätskontrolle oder als Eingabe für andere Geräte, die nicht in der Lage sind automatisch die aktuelle Anwendung zu erkennen, ausgegeben werden.A particular advantage of this method is that the level measuring device does not require any input. It independently recognizes which application is currently in use. This knowledge can also be output as a plausibility check or as input for other devices that are not able to automatically recognize the current application.
Ist das oben genannte Verfahren nicht anwendbar, z.B. weil keine markanten Strukturen vorliegen, durch die die Anwendungen unterschieden werden können, so kann alternativ eine Anordnung zur Füllstandsmessung eingesetzt werden, die neben dem Füllstandsmeßgerät eine Vorrichtung zur Erkennung einer vorliegenden Anwendung aufweist.If the above procedure is not applicable, e.g. because there are no striking structures by which the applications can be distinguished, an arrangement for level measurement can alternatively be used which, in addition to the level measuring device, has a device for recognizing an existing application.
Dies wird nachfolgend am Beispiel der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Anordnungen näher erläutert. In beiden Ausführungsbeispielen ergibt sich die Anwendung aus der Position des Füllstandsmeßgeräts. Entsprechend kann die Vorrichtung zur Erkennung der vorliegenden Anwendung z.B. einen Satz an den Meßorten angebrachter Lichtschranken aufweisen, oder es können Druckschalter vorgesehen sein, die durch das passierende Füllstandsmeßgerät geschaltet werden. Ebenso kann die Position des Füllstandsmeßgerät durch eine Vorrichtung erfaßt werden, die eine Motorstellung eines die Bewegung des Füllstandsmeßgeräts entlang der Schiene oder eine Drehung des Trägers 29 verursachenden Motors, erfaßt. Damit dem Füllstandsmeßgerät diese Information zugeführt werden kann, besteht eine Verbindung 31 zwischen der Vorrichtung und der Auswerteeinheit 17, über die der Auswerteeinheit 17 Erkenntnisse der Vorrichtung zur Verfügung stehen. Die Verbindung 31 kann beispielsweise für analoge Signale, für digitale Signale oder für eine Buskommunikation ausgelegt sein. Ein füllstandsmeßgerät-seitiges Ende der Verbindung ist in Fig. 1 dargestellt. Es ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Anschlußmöglichkeit für die Vorrichtung ausgeführt, die direkt an die Auswerteeinheit 17 angeschlossen ist.This is explained in more detail below using the example of the arrangements shown in FIGS. 3 and 4. In both exemplary embodiments, the application results from the position of the fill level measuring device. Accordingly, the device for recognizing the present application can have, for example, a set of light barriers attached to the measuring locations, or pressure switches can be provided which are switched by the passing level measuring device. Likewise, the position of the level measuring device can be detected by a device which detects a motor position of a motor causing the level measuring device to move along the rail or a rotation of the carrier 29. In order that this information can be fed to the fill level measuring device, there is a connection 31 between the device and the evaluation unit 17, via which the evaluation unit 17 has knowledge of the device available. The connection 31 can be designed, for example, for analog signals, for digital signals or for bus communication. A level gauge end of the connection is shown in Fig. 1. In the exemplary embodiment shown, it is designed as a connection option for the device, which is connected directly to the evaluation unit 17.
Die Auswahl des für die jeweils aktuell vorliegende Anwendung richtigenThe selection of the right one for the currently available application
Parametersatzes kann aber auch über ein Verfahren zur Füllstandsmessung erfolgen, bei dem die Auswerteeinheit 17 anhand der Meßsignale Ereignisse erkennt, die einen Wechsel des Parametersatzes erforderlich machen.However, the parameter set can also take place via a method for level measurement, in which the evaluation unit 17 uses the measurement signals to recognize events which make it necessary to change the parameter set.
Solche Ereignisse können z.B. durch ein Bewegen des Füllstandsmeßgeräts von einem Behälter 5 zu einem anderen, wie dies beispielsweise bei den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt, ausgelöst werden. Das Verschieben des Füllstandsmeßgeräts wird von dem Füllstandsmeßgerät als eine plötzliche Füllstandsänderung registriert. Eine plötzliche Füllstandsänderung ist also ein solches Ereignis, das einen Parameterwechsel erforderlich macht.Such events can e.g. by moving the fill level measuring device from one container 5 to another, as is done, for example, in the exemplary embodiments shown in FIGS. 3 and 4. The displacement of the level measuring device is registered by the level measuring device as a sudden level change. A sudden change in fill level is therefore an event that requires a parameter change.
Ebenso können die auslösenden Ereignisse aber auch bei einem in einem einzigen Behälter 5 durchgeführten Herstellprozeß durch den Herstellprozeß selber vorgegeben sein. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn in den Behälter 5 nacheinander verschiedene Füllgüter 3 eingefüllt werden. Der Herstellprozeß gibt vor, in welcher Abfolge die einzelnen Füllgüter 3 eingefüllt bzw. abgelassen werden. Wird nun in Kenntnis des Herstellprozesses der Füllstand 1 gemessen und dessen zeitliche Entwicklung verfolgt, so läßt sich hierüber eine Zuordnung vornehmen. Entsprechend sind die Ereignisse dann zu einem bestimmten Stadium im Herstellprozeß erfolgende Füllstandsanstiege bzw. -abfalle. Die Auswerteienheit 17 dient dabei nicht nur dazu den Parametersatz auszuwählen, nach erfolgter Auswahl dient sie ebenfalls dazu anhand des ausgewählten Parametersatzes aus dem Meßsignal M den Füllstand abzuleiten und einerweiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder Anzeige zur Verfügung zu stellen. Die Ausgabe kann beispielsweise über eine Ausgangsstufe 33, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, erfolgen. Likewise, the triggering events can also be predetermined by the manufacturing process itself in a manufacturing process carried out in a single container 5. This is the case, for example, if different contents 3 are filled into the container 5 one after the other. The manufacturing process specifies the sequence in which the individual filling goods 3 are filled or drained. If the level 1 is now measured with knowledge of the manufacturing process and its development over time is followed, an assignment can be made here. Accordingly, the events at a certain stage in the manufacturing process are level increases or decreases. The evaluation unit 17 not only serves to select the parameter set, after selection it also serves to derive the fill level from the measurement signal M based on the selected parameter set and to make it available for further processing, evaluation and / or display. The output can take place, for example, via an output stage 33, as shown in FIG. 1.

Claims

Patentansprüche claims
1. Füllstandsmeßgerät zur Messung eines Füllstandes eines Füllgutes (3) in einem Behälter (5) mit - einer Meßeinheit (7), die dazu dient ein vom1. Level measuring device for measuring a level of a filling material (3) in a container (5) with - a measuring unit (7), which is used by a
Füllstand (1) abhängiges Meßsignal (M) aufzunehmen,Fill level (1) dependent measurement signal (M),
- einem Speicher (19), in dem für verschiedene Anwendungen Parametersätze abgelegt sind, und- A memory (19) in which parameter sets are stored for different applications, and
- einer Auswerteeinheit (17), die dazu dient - einen Parametersatz auszuwählen, und- an evaluation unit (17) which serves to select a parameter set, and
-- anhand dieses Parametersatzes aus dem Meßsignal (M) den Füllstand (1 ) abzuleiten und einer weiteren Verarbeitung, Auswertung und/oder Anzeige zur Verfügung zu stellen.- Derive the level (1) from the measurement signal (M) on the basis of this parameter set and make it available for further processing, evaluation and / or display.
2. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1 , dem eine2. Level meter according to claim 1, the one
Vorortbedienung (21 ) zugeordnet ist, über die ein Bediener eingeben kann, welcher Parametersatz auszuwählen ist.Local control (21) is assigned, via which an operator can enter which parameter set is to be selected.
3. Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1 , dem eine3. Level meter according to claim 1, the one
Kommunikationsschnittstelle zugeordnet ist, über die eingegeben werden kann, welcher Parametersatz auszuwählen ist.Communication interface is assigned, which can be used to enter which parameter set is to be selected.
4. Verfahren zur Füllstandsmessung mit einem Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1 , bei dem4. A method for level measurement with a level meter according to claim 1, wherein
- die Meßeinheit (7) Sendesignale (S) aussendet und deren Echosignale (E) empfängt, und - die Auswerteeinheit (7) den Füllstand (1 ) bestimmt, in dem sie- The measuring unit (7) transmits transmission signals (S) and receives their echo signals (E), and - The evaluation unit (7) determines the level (1) in which it
- die Echosignale (E) auf markante Strukturen untersucht, - anhand der Strukturen einen Parametersatz auswählt, und -- mittels des Parametersatzes den Füllstand (1 ) bestimmt.- The echo signals (E) on striking structures examined, - selected a parameter set on the basis of the structures, and - determined the fill level (1) by means of the parameter set.
5. Anordnung zur Füllstandsmessung mit einem Füllstandsmeßgerät gemäß Anspruch 1 , bei der5. Arrangement for level measurement with a level measuring device according to claim 1, wherein
- eine Vorrichtung zur Erkennung einer vorliegenden Anwendung vorgesehen ist, unda device for recognizing a present application is provided, and
- eine Verbindung (31) zwischen der Vorrichtung und der Auswerteeinheit (17) besteht, über die der Auswerteeinheit (17) Erkenntnisse der Vorrichtung zur Verfügung stehen.- There is a connection (31) between the device and the evaluation unit (17), via which the evaluation unit (17) can obtain knowledge of the device.
6. Verfahren zur Füllstandsmessung mit einem Füllstandsmeßgerät nach Anspruch 1 , bei dem die Auswerteeinheit (17) anhand der Meßsignale (M) Ereignisse erkennt, die einen Wechsel des Parametersatzes erforderlich machen.6. A method for level measurement with a level measuring device according to claim 1, in which the evaluation unit (17) recognizes on the basis of the measurement signals (M) events which make it necessary to change the parameter set.
7. Verfahren zur Füllstandsmessung nach einem der Ansprüche 4 oder 6, bei dem die Erkenntnis, welche Anwendung vorliegt zur Plausibilitätskontrolle oder als Eingabe für andere Geräte ausgegeben werden. 7. The method for level measurement according to one of claims 4 or 6, in which the knowledge of which application is present for plausibility control or as input for other devices is output.
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