УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И/ИЛИ КОНТРОЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРА СРЕДЫ Российский патент 2007 года по МПК G01D3/08 

Изобретение относится к устройству для определения и/или контролирования химического или физического параметра среды в сосуде, содержащему измерительный блок, который создает первый выходной сигнал, и регулирующий/оценочный блок, который обрабатывает первый выходной сигнал измерительного блока. Кроме того, изобретение относится к соответствующему способу. Параметром может быть, например, уровень заполнения, плотность, вязкость, давление, величина рН или температура среды.

Устройства измерения уровня заполнения, которые изготавливает и продает заявитель, служат, например, для контролирования превышения или недостижения заданного предела. Таким образом, они служат для защиты от перелива или опустошения сосуда. В первом случае необходимо предотвращать перелив вещества и тем самым загрязнение окружающей среды. В другом случае необходимо предотвращать опустошение сосуда для защиты, например, насосов от перегревания, что представляет опасность, в частности, при воспламеняемых веществах. Если речь идет об очень опасных веществах, то необходимо дополнительно повышать защиту, обуславливаемую измерительными приборами, называемыми также переключателями предельного состояния. Так, например, во время процесса должна постоянно обеспечиваться правильная работа измерительного прибора. Заявитель осуществляет постоянный самоконтроль собственных приборов, например, согласно концепции защиты от выхода из строя.

Обычно измерительная система состоит из измерительного блока и регулирующего/оценочного блока. Измерительный блок является, например, ликвифантом, изготовляемым и распространяемым заявителем. В таком ликвифанте в сосуд, в котором находится среда, вводят колебательную вилку. Затем в вилке возбуждают колебания. Частота и амплитуда колебаний зависят от того, колеблется ли вилка в воздухе или в среде. В среде увеличивается затухание колебаний и тем самым уменьшается амплитуда и частота колебаний. Поскольку вилку помещают в строго заданном месте, то можно, например, по изменению частоты определять, что достигнут уровень заполнения средой. Обычно оценивают частоту, а не амплитуду. В случае защиты от переполнения это означает, что сначала вилка колеблется в воздухе и что за счет погружения в среду уменьшается частота. Таким образом, переход к более низкой частоте колебаний является признаком того, что достигнут уровень заполнения. Если измерительный блок используется для защиты от опустошения, то повышение частоты является признаком опускания уровня заполнения, поскольку частота колебаний освобожденной колебательной вилки выше, чем в погруженном состоянии.

Измерительный блок передает свои измерительные данные обычно в регулирующий/оценочный блок, который либо непосредственно, например посредством закрывания клапана, инициирует действие или сигнал тревоги, либо создает из измерительных данных подходящий сигнал тревоги и передает этот сигнал тревоги, например, в подходящую систему шин. Однако наряду с измерительными данными измерительный блок может также передавать данные, которые содержат, например, резонансную частоту колебательного модуля измерительного блока. Это используется, например, для того, чтобы при замене колебательного модуля не было необходимости также в замене или перепрограммировании регулирующего/оценочного блока, поскольку резонансная частота измерительного блока в воздухе, которая служит, например, опорной точкой, изменяется (смотри патент DE 4232659).

Предпосылкой для эффективного и правильного контролирования уровня заполнения является то, что измерительный блок и регулирующий/оценочный блок выполняют одинаковую задачу измерения. Если, например, измерительный блок предназначен для защиты от перелива, то при достижении уровня заполнения, например, его частота колебаний в воздухе и его мгновенная частота колебаний сообщаются в регулирующий/оценочный блок. Частота колебаний вследствие погружения ниже, чем при колебаниях в воздухе, и тем самым измерительный блок реагирует на эту более низкую частоту. Однако если регулирующий/оценочный блок установлен для защиты от опустошения, то из этих обеих частот он делает вывод, что колебательный модуль измерительного блока погружен в среду, поскольку частота колебаний меньше, чем в воздухе. Поэтому регулирующий/оценочный блок, который выполняет задачу защиты от опустошения, не вызывает никакой реакции. Это приводит затем к переливу с соответствующими опасностями для человека и окружающей среды. Можно также представить, что измерительный блок при защите от перелива реагирует посредством подходящего сообщения. Регулирующий/оценочный блок в случае защиты от опустошения мог бы реагировать на такое сообщение, которое регулирующий/оценочный блок интерпретирует как понижение уровня заполнения, например, открыванием подающего клапана, что имело бы пагубные последствия, поскольку максимальный уровень заполнения уже достигнут.

Поэтому задачей изобретения является создание устройства и способа для обеспечения выполнения измерительным блоком и регулирующим/оценочным блоком одинаковой защитной или измерительной задачи.

Задача решена согласно изобретению относительно устройства тем, что измерительному блоку соответствует первая задача, что регулирующему/оценочному блоку соответствует вторая задача, что предусмотрены, по меньшей мере, один первый и один второй блок распознавания задачи, при этом первый блок распознавания задачи распознает задачу измерительного блока и при этом второй блок распознавания задачи распознает задачу регулирующего/оценочного блока, что предусмотрены первый и второй блоки соответствия, при этом через первый блок соответствия с первой задачей измерительного блока связано первое кодирование и при этом через блок соответствия со второй задачей регулирующего/оценочного блока связано второе кодирование, что предусмотрен сравнивающий блок, с которым соединены измерительный блок и регулирующий/оценочный блок и который сравнивает первое кодирование со вторым кодированием.

Таким образом, измерительный блок и регулирующий/оценочный блок получают по отдельности свои соответствующие задачи. Это разделение имеет, например, то преимущество, что оба блока можно по отдельности заменять. С каждой задачей связано кодирование. При этом вид кодирования зависит также от протокола передачи между блоками и сравнивающим блоком. При этом соответствие задачи кодированию хранится в соответствующих блоках соответствия. В зависимости от числа задач выбирается подходящий размер блоков соответствия. Если речь идет, например, о задачах защиты от перелива и опустошения, то речь может идти, например, о переключателе, который выполняет переключения между двумя различными кодированиями. Сравнивающее устройство затем сравнивает оба кодирования, т.е. с помощью кодирования задачи переводятся в другой формат, который можно оценивать подходящим образом. Однако, с другой стороны, с помощью кодирования также обеспечивается возможность связи друг с другом лишь блоков, которые имеют такое кодирование, т.е. которые соединены с этой особой мерой защиты. Одновременно можно также за счет применения различных и поэтому несовместимых соответствий между задачами и кодированием обеспечить невозможность связи друг с другом различных поколений приборов. Соответствие задач можно осуществлять, например, с помощью проводного соединения выводов. Однако возможно также применение диплексных переключателей, которые значительно проще переключать, но которые поэтому связаны с большим риском.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения предусмотрен, по меньшей мере, один кодирующий блок, который кодирует первый выходной сигнал измерительного блока в соответствии с первым кодированием. За счет кодирования выходного сигнала кодирование становится также передаваемым в сравнивающий блок. При этом можно подходящим образом кодировать собственно сигналы измерения или же можно создавать дополнительные сигналы, единственная задача которых состоит в несении кодирования.

В предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что регулирующий/оценочный блок создает второй выходной сигнал и что предусмотрен, по меньшей мере, один кодирующий блок, который кодирует второй выходной сигнал регулирующего/оценочного блока в соответствии со вторым кодированием. Таким образом, в этом случае также на подходящие выходные сигналы должно накладываться кодирование. Эти выходные сигналы предусмотрены лишь для передачи кодирования. Хотя регулирующий/оценочный блок может создавать также другие выходные сигналы, которые передают, например, в центр управления команду на выполнение действий или объявления тревоги, однако они возможны лишь после обработки выходных сигналов измерительного блока, и для этой обработки сначала необходимо установить, что их можно обрабатывать.

В предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что сравнивающий блок выполнен так, что он сравнивает кодирование первого и второго выходного сигнала со вторым или первым кодированием. В другом варианте выполнения предусмотрено, что сравнивающий блок выполнен так, что он сравнивает кодирование первого выходного сигнала с кодированием второго выходного сигнала. Таким образом, в сравнивающем блоке либо непосредственно сравниваются кодирования, при этом в зависимости от технической реализации осуществляется путь прохождения кодирований из измерительного блока и регулирующего/оценочного блока в сравнивающий блок. Существует также возможность передачи кодирования, по меньшей мере, из одного блока через соответствующий выходной сигнал. И, наконец, кодирования выходных сигналов сравниваются непосредственно друг с другом. Этот вариант выполнения означает, что, например, измерительный блок передает в кодированном виде измерительные данные в сравнивающий блок. В него приходят также кодированные выходные сигналы регулирующего/оценочного блока. Затем оба сигнала сравниваются друг с другом относительно кодирования. В случае идентичности кодирований выходной сигнал измерительного блока попадает через сравнивающий блок в регулирующий/оценочный блок и может быть в нем подвергнут дальнейшей обработке или передаваться, например, в систему шин. Для сравнения сравнивающее устройство не должно знать, какая задача связана с соответствующим кодированием. Речь идет только о том, что измерительный блок и регулирующий/оценочный блок снабжены одинаковым кодированием и тем самым имеют одинаковую задачу.

В предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что регулирующий/оценочный блок выполнен так, что он передает дальше первый выходной сигнал лишь тогда, когда оба кодирования являются идентичными. В других случаях возможна выдача сообщения об ошибке или блокирование измерительного блока и/или регулирующего/оценочного блока. Возможно блокирование также всей установки.

В предпочтительном варианте выполнения предусмотрено, что кодированный первый и/или кодированный второй выходной сигналы являются частотно модулированными сигналами тока. Это рекомендуется, например, для двухпроводной техники. Достижение уровня заполнения указывается, например, при сигнализации в диапазоне 4-20 мА с помощью заданной величины сигнала. На эти сигналы тока можно затем накладывать частотную модуляцию.

Задача изобретения относительно способа решена тем, что измерительный блок выполняет первую задачу, что для первой задачи измерительного блока предусмотрено первое кодирование, что регулирующий/оценочный блок выполняет вторую задачу, что со второй задачей регулирующего/оценочного блока связано второе кодирование, что первое кодирование и второе кодирование сравнивают друг с другом и что первый сигнал измерительного блока подвергают обработке в регулирующем/оценочном блоке лишь в случае, когда первое и второе кодирования являются идентичными. Таким образом, с каждой задачей связано кодирование, и за счет сравнения кодирований можно определить, являются ли задачи одинаковыми. Лишь в случае идентичности кодирований выходные сигналы измерительного блока подвергают дальнейшей обработке.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения предусмотрено, что первый сигнал измерительного блока кодируют с помощью первого кодирования. Тем самым становится возможным передавать кодирование. При этом выходные сигналы могут представлять собственно измерительные данные или особые сигналы для кодирования.

В другом варианте выполнения предусмотрено, что регулирующий/оценочный блок создает второй выходной сигнал, который кодируют с помощью второго кодирования. Таким образом, и в этом случае применяют принцип обеспечения возможности передачи кодирования измерительного блока также для регулирующего/оценочного блока, но с тем отличием, что в этом случае необходимо применять специальные сигналы.

В другом полезном варианте выполнения предусмотрено, что сравнивают кодирование первого или второго выходного сигнала со вторым или первым кодированием. В другом варианте выполнения предусмотрено, что кодирование первого выходного сигнала сравнивают с кодированием второго выходного сигнала. Таким образом, из сигналов снова извлекают важные кодирования для обеспечения возможности их сравнения.

Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - блок-схема устройства; и

фиг.2 - графическая схема способа.

На фиг.1 показана блок-схема устройства. В показанном случае некоторые компоненты изобретения уже интегрированы в приборы. Измерительный блок 1 имеет блок 3 распознавания задачи, блок 5 соответствия и кодирующий блок 8. Например, через проводное соединение выводов измерительный блок получает задачу, например защиту от переполнения. Эта задача распознается блоком 3 распознавания задачи, и соответствующий запрос/заказ передается в блок 5 соответствия. В нем находятся соответствия задач кодированиям. Затем с помощью подходящего кодирования вступает в действие кодирующий блок 8, который с помощью этого кодирования кодирует выходные сигналы измерительного блока 1. Таким образом, выходные сигналы измерительного блока 1 несут информацию о том, какую задачу должен выполнять измерительный блок 1. С помощью этой информации передается также, как следует интерпретировать выходные сигналы. Блок 3 распознавания задачи, блок 5 соответствия и кодирующий блок 8 можно, например, интегрировать в единственный микропроцессор. В регулирующем/оценочном блоке 2 находятся блок 4 распознавания задачи, блок 6 соответствия и кодирующий блок 8. В этом случае регулирующий/оценочный блок 2 также создает второй выходной сигнал. Выходные сигналы из измерительного блока 1 и регулирующего/оценочного блока 2 попадают оба в сравнивающий блок 7. Этот блок сравнивает оба кодирования друг с другом. Если они идентичны, то регулирующий/оценочный блок может обрабатывать выходные сигналы измерительного блока 1. Если кодирования различны, то может быть выдан предупреждающий сигнал или же остановлена установка или блокирован регулирующий/оценочный блок 2. Возможны другие возможности в соответствии с предъявляемыми требованиями. Если измерительный блок 1 и регулирующий/оценочный блок 2 используют разные таблицы для перевода задачи в кодирование, то контакт между ними не срабатывает. В другом варианте выполнения сравнивающий блок 7 может быть составной частью измерительного блока 1 или регулирующего/оценочного блока 2. За счет этого можно отказаться от кодирования соответствующих выходных сигналов, поскольку в этом случае кодирование передается непосредственно в сравнивающий блок 7.

На фиг.2 показана графическая схема способа согласно изобретению. На стороне измерительного блока и регулирующего/оценочного блока осуществляют следующие стадии: распознают задачу, определяют подходящее кодирование и кодируют выходные сигналы с помощью этого кодирования. Затем сравнивают оба кодирования. Если они идентичны, то регулирующий/оценочный блок может обрабатывать выходной сигнал измерительного блока. Если кодирования различны, то может подаваться, например, сигнал тревоги.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения и/или контролирования состояния основных физико-химических параметров среды в сосуде с помощью измерительных блоков. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата контролируют функции измерительных блоков. При этом в процессе измерения регулирующий/оценочной блок осуществляет контроль и распознавание процессов выполнения измерительных процедур на основе сравнивания кодов соответствующих измерительных задач. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для определения и/или контролирования химического или физического параметра среды в сосуде, содержащее измерительный блок (1), который создает первый выходной сигнал, и регулирующий/оценочный блок (2), который обрабатывает первый выходной сигнал измерительного блока (1), отличающееся тем, что измерительному блоку (1) соответствует первая задача, а регулирующему/оценочному блоку (2) соответствует вторая задача, при этом предусмотрены, по меньшей мере, один первый (3) и один второй блок (4) распознавания задачи, при этом первый блок (3) распознавания задачи распознает задачу измерительного блока (1), и при этом второй блок (4) распознавания задачи распознает задачу регулирующего/оценочного блока (2), причем предусмотрены первый (5) и второй блок (6) соответствия, при этом через первый блок (5) соответствия с первой задачей измерительного блока (1) связано первое кодирование, и при этом через второй блок (6) соответствия со второй задачей регулирующего/оценочного блока (2) связано второе кодирование, а также предусмотрен сравнивающий блок (7), с которым соединены измерительный блок (1) и регулирующий/оценочный блок (2), и который сравнивает первое кодирование со вторым кодированием.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один кодирующий блок (8), который кодирует первый выходной сигнал измерительного блока (1) в соответствии с первым кодированием.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что регулирующий/оценочный блок (1) создает второй выходной сигнал, и что предусмотрен, по меньшей мере, один кодирующий блок (8), который кодирует выходной сигнал регулирующего/оценочного блока (2) в соответствии со вторым кодированием.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что сравнивающий блок (7) выполнен с возможностью сравнивания кодирования первого или второго выходного сигнала со вторым или первым кодированием.5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что сравнивающий блок (7) выполнен с возможностью сравнивания кодирования первого выходного сигнала с кодированием второго выходного сигнала.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулирующий/оценочный блок (2) выполнен с возможностью воздействия на первый выходной сигнал для дальнейшей обработки лишь тогда, когда оба кодирования являются идентичными.7. Устройство по п.3, отличающееся тем, что кодированный первый и/или кодированный второй выходные сигналы являются частотно-модулированными сигналами тока.8. Способ определения и/или контролирования химического или физического параметра среды в сосуде с помощью измерительного блока (1), который создает первый выходной сигнал, и регулирующего/оценочного блока (2), который обрабатывает первый выходной сигнал измерительного блока (1), отличающийся тем, что измерительный блок (1) выполняет первую задачу и для первой задачи измерительного блока (1) предусмотрено первое кодирование, а регулирующий/оценочный блок выполняет вторую задачу, с которой связано второе кодирование, причем первое кодирование и второе кодирование сравнивают друг с другом, и первый сигнал измерительного блока (1) подвергают обработке в регулирующем/оценочном блоке (2) лишь в случае, когда первое и второе кодирования являются идентичными.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что первый сигнал измерительного блока (1) кодируют с помощью первого кодирования.10. Способ по п.9, отличающийся тем, что регулирующий/оценочный блок (2) создает второй выходной сигнал, который кодируют с помощью второго кодирования.11. Способ по п.10, отличающийся тем, что сравнивают кодирование первого или второго выходного сигнала со вторым или первым кодированием.12. Способ по п.10, отличающийся тем, что кодирование первого выходного сигнала сравнивают с кодированием второго выходного сигнала.