具有监测功能的测量转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种测量变换器(1)，包括：包含传感器模块(10)，其具有传感器(11)和传感器电子器件(12)，其中传感器(11)发射传感器信号，传感器电子器件利用传输功能处理数字化传感器信号和在数字接口上提供经处理的传感器测量值；主电子模块(20)，其与传感器电子器件功能地连接，包括逻辑单元(22)和通信接口(36)，其中逻辑单元(22)配置成接收在数字接口上提供的传感器测量值并通过通信接口(36)输出对应于传感器测量值的测量信号。为此，逻辑单元配置成执行监测功能，其中监测功能除了接收当前提供的传感器测量值还包括借助包含传输功能的检测功能接收相关联的数字化传感器信号，使得利用接收的相关联的数字化传感器信号计算控制测量值、执行控制测量值和传感器测量值之间的比较并且在存在偏差时使通信接口发射报错信号。逻辑单元也配置成向传感器电子器件(12)提供控制测量值，其中所述传感器电子器件(12)配置成执行控制测量值和传感器测量值之间的比较，并在存在偏差时使所述通信接口(36)通过警报输出(18)直接发射报错信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有监测功能的测量转换器——特别是一种具有监测功能的工业过程测量技术的测量转换器。
技术介绍
工业过程测量技术的测量变送器通常用于过程控制系统以测量被测变量，如压力、流量、料位、温度和材料参数，如pH值、电导率、韧性、密度、湿度、溶解气体的比例或组分的混合比例，并输出表示被测变量的测量值。特别是在利用安全关键的应用中，建立了更严格的要求以确保测量传感器的运行被监测，使得测量变送器的误差不会保持不被发现。例如，这包括根据所谓的国际标准IEC61608功能安全的SIL标准的测量传感器的认证。如测量传感器的监测概念在EP2613463A2、WO2005/017851A1、WO03/060851A1和EP1697803B1中描述。为了满足SIL 2，和为了尽可能高的故障检测率和所谓的安全失效份额(SFF)比例的缘故，诊断措施一般采用冗余硬件的形式。例如，用于监测主电子系统的额外逻辑单元位于发送器内部。由于冗余诊断需要附加组件，导致了额外生产成本和增加的空间需求。此外，特别关键地使用二线HART接口的每个额外组件需要电力，其中可用电力是有限的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一个测量传感器，其相较于先前的技术，可用较少的工作量完成监测其功能。根据本专利技术，根据独立的专利权利要求1的测量传感器达到该目的。根据本专利技术的测量变换器包括：传感器模块，该传感器模块具有至少一个传感器和传感器电子器件，其中传感器发射传感器信号，以及其中传感器电子器件利用传输功能处理数字化传感器信号并且在数字接口上提供经处理的传感器测量值；和主电子模块，其与传感器电子器件功能地连接，其中主电子模块具有如微控制器的逻辑单元和通信接口，其中逻辑单元配置成接收在数字接口上提供的传感器测量值并且使通过通信接口输出对应于传感器测量值的测量信号。其中逻辑单元配置成执行监测功能，其中监测功能除了接收当前提供的传感器测量值还包括借助具有传输功能的检测功能接收相关联的数字化传感器信号，使得利用接收的相关联的数字化传感器信号计算控制测量值、执行控制测量值和传感器测量值之间的比较并且在存在偏差时使通信接口发射报错信号，其中逻辑单元进一步配置成把控制测量值提供给传感器电子器件，其中传感器电子器件单元配置成执行控制测量值和传感器测量值之间的比较并且在发生偏差时直接使通信接口发射报错信号。特别地，通信接口可包括功率输出，其中报错信号可包括小于4mA或大于20mA的残余电流。在本专利技术的进一步发展中，传输功能包括算法，其配置成补偿对扰动变量的传感器交叉灵敏度和/或提供线性传感器测量值的功能。在本专利技术的进一步发展中，检测功能包括检测算法，其除了传输功能的实现还包括额外步骤，其中检测算法包括每个额外步骤的逆步骤，使得利用检测算法的适当执行和微处理器的适当运行，控制测量值不被这些额外步骤修改。本专利技术的进一步发展中，另外步骤包括算数运算，它们的每一个与逆运算组合——特别是加法、减法、乘法和除法。在本专利技术的进一步发展中，另外步骤包括传输功能的算法的引用或分支和返回。在本专利技术的进一步发展中，传感器电子器件配置成利用定义的数字接口的输出速率提供传感器测量值，其中逻辑单元配置成监测输出速率是否被满足，和如果不满足，使通信接口发射报错信号。在本专利技术的进一步发展中，监测功能必须以定义的时间间隔执行，其中监视功能的运行需主要由逻辑单元启动，其中传感器电子器件监测启动监测功能的时间滞差是否被满足。在本专利技术的进一步发展中，逻辑单元配置成在数字化传感器信号的接收之后的预定处理时间内提供控制测量值，其中传感器电子器件配置成监测预定处理时间是否被满足。在本专利技术的进一步发展中，如果不满足由传感器电子器件监测的和由逻辑单元满足的时间段，传感器电子配置成直接使通信接口发射报错信号。在本专利技术的进一步发展中，传感器电子器件配置成从寄存器读取由逻辑单元提供的控制测量值并且在从寄存器读出控制测量值之后把全部可能控制测量值范围之外的一错误值写入寄存器，其中，当正常运行时，逻辑单元配置成在传感器电子器件下一次读取寄存器之前，用随后的控制测量值覆盖错误值。在本专利技术的进一步发展中，传感器电子器件配置成从寄存器读取
逻辑单元提供的控制测量值，并在从寄存器读出控制测量值之后把全部可取控制测量值范围之外的一错误值写入该寄存器，其中，当正常运行时，逻辑单元配置成在传感器电子器件下一次读取寄存器之前，用随后的控制测量值覆盖错误值。在本专利技术的进一步发展中，传感器电子器件配置成把构成传感器测量值的计算基础的数字化传感器信号作为错误值写入寄存器，使得提供给逻辑单元数字化信号以确定控制测量值，其中，当正常运行时，逻辑单元配置成用根据数字化传感器信号确定的下一个控制测量值覆盖同时充当错误值的数字化传感器信号。特别地，本专利技术的测量变换器可以是压力变换器、流量变换器、料位变换器、温度变换器、pH值变换器、电导率变换器、密度变换器、韧性变换器或用于任何其他工艺参数的测量变换器。特别地，测量变换器的通信接口可包括设有4mA至20mA之间功率输出的接口，作为测量值输出的信号电流具有超出该数值范围的残余电流，其中根据HART标准的数字信号可根据模拟电流信号被调制。基本上，通信接口也可满足其他标准，例如，PROFIBUS标准或FOUNDATION现场总线标准。特别地，传感器模块可具有第一壳体，在其中布置有传感器电子器件，其中主电子模块具有第二壳体，在其中布置有逻辑单元和通信接口。附图说明在本专利技术测量传感器的一实施例的基础上，将在下面进一步详细解释本专利技术。其中：图1：本专利技术测量变换器的一实施例的示意性框图。具体实施方式图1所示的测量变换器(transducer)1包括传感器模块10和主电子模块20，它们通过数字通信接口16、24连接，它们彼此互补。传感器模块10包括传感器元件11和传感器电子器件12，传感器元件11例如是具有电容式或电阻式压力变换器的压力传感器，传感器电子器件12例如是ASIC形式的，其中压力变换器的主信号在传感器电子器件12的模拟传感器输入14上被接收，并且通过传感器电子器件随后进行数字化然后由传输功能处理，其中利用传输功能的处理包括数字信号处理器DSP的算法，使得在第一数字通信接口16上提供数字传感器测量值。主电子模块20包括逻辑单元22，如微控制器、电流控制器32、HART调制解调器34和电流宿(current sink)36。逻辑单元22包括第二数字通信接口24，其与第一数字通信接口16通信。例如，在常规测量操作期间，通过此通信接口发送数字传感器测量值，并且逻辑单元22通过第三数字通信接口26使电流控制器32控制电流宿36，使得其设置模拟电流信号，该模拟电流信号表示数字化传感器测量值或由此得出的测量变量。此外，逻辑单元22包括第四数字通信接口30，通过该接口，触发HART调制解调器以调制如状态信息的数字信息至模拟电流信号上。最后，逻辑单元22包括警报输出28，其直接访问电流宿36，以使后者设置剩余电流而不牵涉电流控制器32。逻辑单元22进一步配置成通过传感器电子器件12监测利用传输功能的适当信号处理。为此目的，不仅电流数字传感器测量值，而且与这些传感器测量值相关的数字化原始信号，被周期性地请本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量转换器(1)，包括：传感器模块(10)，该传感器模块(10)具有至少一个传感器(11)和传感器电子器件(12)，其中所述传感器(11)发射传感器信号，以及其中所述传感器电子器件利用传输功能处理数字化传感器信号并在数字接口上提供经处理的传感器测量值；和主电子模块(20)，其与所述传感器电子器件单元功能地联接，其中所述主电子模块具有逻辑单元(22)和通信接口(36)，其中所述逻辑单元(22)配置成接收所述数字接口上提供的所述传感器测量值并通过所述通信接口(36)输出对应于所述传感器测量值的测量信号，其中，所述逻辑单元配置成执行监测功能，其中所述监测功能除了接收当前提供的传感器测量值还包括借助具有传输功能的检测功能接收相关联的数字化传感器信号，使得利用接收的相关联的数字化传感器信号计算控制测量值、执行所述控制测量值和所述传感器测量值之间的比较并且在存在偏差时使所述通信接口发射报错信号，其中，所述逻辑单位进一步配置成把所述控制测量值提供给所述传感器电子器件(12)，其中所述传感器电子器件(12)配置成执行所述控制测量值和所述传感器测量值之间的比较，并在存在偏差时使所述通信接口(36)通过警报输出(18)直接发射报错信号。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.23 DE 102013021780.6;2014.02.17 DE 10201411.一种测量转换器(1)，包括：传感器模块(10)，该传感器模块(10)具有至少一个传感器(11)和传感器电子器件(12)，其中所述传感器(11)发射传感器信号，以及其中所述传感器电子器件利用传输功能处理数字化传感器信号并在数字接口上提供经处理的传感器测量值；和主电子模块(20)，其与所述传感器电子器件单元功能地联接，其中所述主电子模块具有逻辑单元(22)和通信接口(36)，其中所述逻辑单元(22)配置成接收所述数字接口上提供的所述传感器测量值并通过所述通信接口(36)输出对应于所述传感器测量值的测量信号，其中，所述逻辑单元配置成执行监测功能，其中所述监测功能除了接收当前提供的传感器测量值还包括借助具有传输功能的检测功能接收相关联的数字化传感器信号，使得利用接收的相关联的数字化传感器信号计算控制测量值、执行所述控制测量值和所述传感器测量值之间的比较并且在存在偏差时使所述通信接口发射报错信号，其中，所述逻辑单位进一步配置成把所述控制测量值提供给所述传感器电子器件(12)，其中所述传感器电子器件(12)配置成执行所述控制测量值和所述传感器测量值之间的比较，并在存在偏差时使所述通信接口(36)通过警报输出(18)直接发射报错信号。2.根据权利要求1的测量传感器，其中所述传输功能包括算法，该算法配置成补偿对扰动变量的传感器交叉灵敏度和/或提供线性传感器测量值功能。3.根据权利要求1或2的测量传感器，其中，所述检测功能包括检测算法，该检测算法除了所述传输功能的实现还包括额外步骤，其中所述检测算法包括每个额外步骤的逆步骤，使得利用所述检测算法的适当执行和所述微处理器的适当运行，所述控制测量值不被所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗穆亚尔德·吉拉尔迪，拉尔夫·斯蒂比，曼纽尔·绍特迈斯特，拉尔斯·卡尔韦克，安德烈亚斯·施皮茨，托马斯·齐里林格，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE