WO2008071562A1 - VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE - Google Patents

VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE Download PDF

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WO2008071562A1
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control unit
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Roland Dieterle
Axel Humpert
Armin Wernet
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage

Definitions

  • the invention relates to a device for determining and / or monitoring at least one process variable, with at least one energy input, via which the device receives energy for the operation of the device.
  • the process variable is, for example, the level, the density, the viscosity, the pressure, the pH or the electrical conductivity of a medium, which is, for example, a liquid or a bulk material.
  • Measuring devices of process and automation technology usually have at least one probe unit, which generates a measured variable based on the process variable or a change in the process variable, and an output stage, wherein the output stage a suitable output signal in dependence on the measured variable or of the Process variable or a change of one of the two sizes generated.
  • the function of an interlock diode is offered. This allows the operator / customer to measure directly on a meter the actual value of the current output with a standard multimeter, i. The measured value can be picked up directly on site.
  • a disadvantage of the arrangement is that in the case that the interlock diode is not bridged by a multimeter meter, i.
  • the interlock diode is connected in the 4 ... 20 mA current path. So there is always a certain tension, e.g. 0.7 V across the diode.
  • the downstream circuit parts lack this voltage in the supply. This often causes problems for devices operating at a low terminal voltage, since the meters must only operate on the residual voltage (e.g., 9.3V instead of 10V terminal voltage).
  • the object of the invention is thus to propose a measuring device whose functioning is made possible with less available energy.
  • the invention solves the problem in that at least one PatXML 2/6
  • Measuring unit is provided which the voltage applied to the power input
  • At least one control unit which, starting from a comparison of the measured energy with a desired value, the energy requirement of at least one unit
  • the measuring unit measures the voltage applied to the power input.
  • the control unit the measured
  • Signal generating unit which generates at least one electrical current signal.
  • An embodiment includes that the electrical current signal corresponding to the process variable and / or a change in the
  • Process size is designed.
  • An embodiment provides that at least one test socket is provided, via which the current signal can be tapped.
  • An embodiment includes that at least one interlock diode is provided, which is electrically connected to the test socket.
  • An embodiment provides that at least one switch is provided, via which the test socket is switched on and / or off.
  • An embodiment includes that at least one switch is provided, via which a voltage drop across the test socket and / or via the interlock diode is variable.
  • An embodiment provides that the switch and the interlock diode are designed and matched to one another such that the switch bridges the interlock diode in at least one switch state.
  • An embodiment includes that the control unit and the switch are designed and matched to one another such that the
  • Control unit actuates the switch.
  • the control unit thus opens or closes the switch and thus also acts on the interlock diode.
  • the control unit is thus a compromise between the Interlockdiodenfunktionlois für
  • Fig. 1 a schematic representation of a part of a measuring device according to the invention.
  • Fig. 1 the essential part of the description of the invention of a measuring device is shown.
  • the signal generation unit 4 generates an output signal based on the measurement signal for the process variable. This is, for example, a 4 ... 20 mA signal. This signal is given via a corresponding data line, for example to a higher-level control room.
  • an ammeter / multimeter is connected to the two contacts of the test socket 5, which are arranged in front of and behind the interlock diode 6.
  • the low resistance of the multimeter causes even at maximum current a voltage which is below the forward voltage of the interlock diode 6 in any case. Thus, the current flows through the multimeter and is detected directly.
  • the measuring device itself is connected to the power input 1 with electrical power, e.g. supplied via the application of a voltage.
  • control unit 3 controls the function of the test socket 5 by suitably bypassing the interlock diode 6 via a switch 7 or not. If the interlock diode 6 is bypassed, no voltage drops there either. At the same time, however, the function of the test socket 5 no longer exists.
  • Signal generating unit 4 is, for example, each individual microcontroller.
  • the functionalities can also be summarized in a common microcontroller. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einem Energieeingang (1), über welchen die Vorrichtung Energie für den Betrieb der Vorrichtung empfängt. Die Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Messeinheit (2) vorgesehen ist, welche die am Energieeingang (1) anliegende Energie misst, und dass mindestens eine Steuereinheit (3) vorgesehen ist, welche ausgehend von einem Vergleich der gemessenen Energie mit einem Sollwert den Energiebedarf mindestens einer Einheit (7) der Vorrichtung steuert.

Description

PatXML 1/6
Beschreibung
Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einem Energieeingang, über welchen die Vorrichtung Energie für den Betrieb der Vorrichtung empfängt. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Füllstand, die Dichte, die Viskosität, den Druck, den pH-Wert oder um die elektrische Leitfähigkeit eines Mediums, bei welchem es sich beispielsweise um eine Flüssigkeit oder um ein Schüttgut handelt.
[0002] Messgeräte der Prozess- und Automatisierungstechnik weisen meist zumindest eine Sondeneinheit, welche ausgehend von der Prozessgröße oder von einer Änderung der Prozessgröße eine Messgröße erzeugt, und eine Endstufe auf, wobei die Endstufe ein passendes Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Messgröße bzw. von der Prozessgröße oder einer Änderung einer der beiden Größen erzeugt. Bei vielen stromgesteuerten Endstufen, welche z.B. ein 4...20 mA-Signal erzeugen, wird die Funktion einer Interlockdiode angeboten. Damit kann das Bedienpersonal / der Kunde direkt an einem Messgerät den Ist-Wert des Stromausganges mit einem gewöhnlichen Multimeter messen, d.h. direkt vor Ort lässt sich der Messwert abgreifen. Ein Nachteil der Anordnung ist, dass in dem Fall, dass die Interlockdiode nicht durch einen Multimeter-Messgerät überbrückt ist, d.h. dass keine Messung durchgeführt wird, die Interlockdiode in den 4...20 mA-Strompfad geschaltet ist. Es fällt also immer eine gewisse Spannung, z.B. 0,7 V über der Diode ab. Den nachgeschalteten Schaltungsteilen fehlt diese Spannung bei der Versorgung. Dies führt bei Geräten, die mit einer niedrigen Klemmenspannung betrieben werden, oft zu Problemen, da die Messgeräte ausschließlich mit der Restspannung funktionieren müssen (z.B. 9,3 V anstatt 10 V Klemmenspannung).
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Messgerät vorzuschlagen, dessen Funktionieren auch mit geringer zur Verfügung stehender Energie ermöglicht wird.
[0004] Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, dass mindestens eine PatXML 2/6
Messeinheit vorgesehen ist, welche die am Energieeingang anliegende
Energie misst, und dass mindestens eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche ausgehend von einem Vergleich der gemessenen Energie mit einem Sollwert den Energiebedarf mindestens einer Einheit der
Vorrichtung steuert. [0005] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Messeinheit die Spannung misst, welche am Energieeingang anliegt. [0006] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Steuereinheit den gemessenen
Spannungswert mit einer Sollspannung vergleicht. [0007] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine
Signalerzeugungseinheit vorgesehen ist, welche mindestens ein elektrisches Stromsignal erzeugt. [0008] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass das elektrische Stromsignal korrespondierend der Prozessgröße und/oder einer Änderung der
Prozessgröße ausgestaltet ist. [0009] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine Prüfbuchse vorgesehen ist, über welche das Stromsignal abgreifbar ist. [0010] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Interlockdiode vorgesehen ist, welche elektrisch mit der Prüfbuchse verbunden ist. [0011] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens ein Schalter vorgesehen ist, über welchen die Prüfbuchse zu- und/oder abschaltbar ist. [0012] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens ein Schalter vorgesehen ist, über welchen ein Spannungsabfall über die Prüfbuchse und/oder über die Interlockdiode veränderbar ist. [0013] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Schalter und die Interlockdiode derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass der Schalter die Interlockdiode in mindestens einem Schalterzustand überbrückt. [0014] Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Steuereinheit und der Schalter derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die
Steuereinheit den Schalter betätigt. Die Steuereinheit öffnet bzw. schließt also den Schalter und wirkt damit auch auf die Interlockdiode ein. [0015] In einer Ausgestaltung der Erfindung wird somit ein Kompromiss zwischen der Interlockdiodenfunktionalität und der Minimierung der PatXML 3/6
Klemmenspannung eingegangen. Ist die Versorgungsspannung zu gering, so wird die Interlockdiode und damit die Möglichkeit des Signalabgriffs ausgeschaltet.
[0016] Ein Beispiel: Ein Messgerät hat einen Klemmenspannungsbereich zwischen 10 V und 30V vorgegeben. Durch die Interlockdiode im Strompfad verbleibt für das restliche Messgerät nur 9 V bis 29 V. Wenn diese Spannungsverringerung auf 9V problematisch ist, weil damit die nachfolgende Schaltung zu wenig Spannung hat, oder weil die von der Interlockdiode verbrauchte Energie (1 V * 20 mA = 20 mW) eingespart werden soll, so wird erfindungsgemäß die Interlockdiode überbrückt.
[0017] Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
[0018] Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines Teiles eines erfindungsgemäßen Messgerätes.
[0019] In der Fig. 1 ist der für die Beschreibung der Erfindung wesentliche Teil eines Messgerätes dargestellt. So ist beispielsweise der Abschnitt der Sensorik nicht dargestellt. Die Signalerzeugungseinheit 4 erzeugt ausgehend von dem Messsignal für die Prozessgröße ein Ausgangssignal. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein 4...20 mA-Signal. Dieses Signal wird über eine entsprechende Datenleitung beispielsweise an eine übergeordnete Leitwarte gegeben.
[0020] Vor Ort erlaubt es die Prüfbuchse 5, direkt das Signal abzugreifen. Dazu wird ein Strommessgerät/Multimeter an die zwei Kontakte der Prüfbuchse 5 geschaltet, die vor und hinter der Interlockdiode 6 angeordnet sind. Der niederohmige Widerstand des Multimeters verursacht selbst beim maximalen Strom eine Spannung, die in jedem Fall unter der Flussspannung der Interlockdiode 6 liegt. Damit fließt der Strom über das Multimeter und wird direkt erfasst.
[0021] Das Messgerät selbst wird über den Energieeingang 1 mit elektrischer Leistung z.B. über das Anlegen einer Spannung versorgt.
[0022] Erfindungsgemäß wird die anliegende Energie - bzw. in dieser
Ausgestaltung die anliegende Spannung - von einer Messeinheit 2, hier in Verbindung mit den beiden elektrischen Widerständen R1 und R2 PatXML 4/6
gemessen. Ausgehend von einem Vergleich des gemessenen Spannungswerts mit einem Sollwert steuert in diesem Beispiel die Steuereinheit 3 die Funktion der Prüfbuchse 5, indem sie über einen Schalter 7 die Interlockdiode 6 passend überbrückt oder nicht. Wird die Interlockdiode 6 überbrückt, so fällt dort auch keine Spannung ab. Gleichzeitig ist jedoch die Funktion der Prüfbuchse 5 nicht mehr gegeben. [0023] Bei der Messeinheit 2, der Steuereinheit 3 und der
Signalerzeugungseinheit 4 handelt es sich beispielsweise jeweils um einzelne Mikrocontroller. Die Funktionalitäten können entsprechend auch in einem gemeinsamen Mikrocontroller zusammengefasst werden. Bezugszeichenliste
Tabelle 1
Figure imgf000006_0001
[0024]

Claims

PatXML 5/6Ansprüche
1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit mindestens einem Energieeingang (1), über welchen die Vorrichtung
Energie für den Betrieb der Vorrichtung empfängt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Messeinheit (2) vorgesehen ist, welche die am
Energieeingang (1) anliegende Energie misst, und dass mindestens eine Steuereinheit (3) vorgesehen ist, welche ausgehend von einem Vergleich der gemessenen Energie mit einem Sollwert den
Energiebedarf mindestens einer Einheit (7) der Vorrichtung steuert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (2) die elektrische Spannung misst, welche am Energieeingang (1) anliegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) den gemessenen Spannungswert mit einer Sollspannung vergleicht.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Signalerzeugungseinheit (4) vorgesehen ist, welche mindestens ein elektrisches Stromsignal erzeugt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Stromsignal korrespondierend der Prozessgröße und/oder einer Änderung der Prozessgröße ausgestaltet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Prüfbuchse (5) vorgesehen ist, über welche das Stromsignal abgreifbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, PatXML 6/6
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine lnterlockdiode (6) vorgesehen ist, welche elektrisch mit der Prüfbuchse (5) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schalter (7) vorgesehen ist, über welchen die Prüfbuchse (5) zu- und/oder abschaltbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schalter (7) vorgesehen ist, über welchen ein Spannungsabfall über die Prüfbuchse (5) und/oder über die lnterlockdiode (5) veränderbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (7) und die lnterlockdiode (6) derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass der Schalter (7) die lnterlockdiode (6) in mindestens einem Schalterzustand überbrückt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (3) und der Schalter (7) derartig ausgestaltet und aufeinander abgestimmt sind, dass die Steuereinheit (3) den Schalter (7) betätigt.
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