基于网络的测量系统的制作方法

专利2025-06-06  18


本发明涉及一种基于网络的测量系统。


背景技术:

1、用于过程工业中现场设备的过程控制和安全连接的世界主要传输技术是模拟4-20ma技术。

2、针对过程工业开发的profibus pa和foundation fieldbus现场总线的首次体验是在世纪之交进行的。现场总线技术的使用提供了超过4-20ma技术的成本和应用优势。显著的优势包括减少的布线工作量、由于数字化、更快的启动、更高的信息传输和远程控制而导致的更高的信号质量。然而,随着技术的引入,这些都逐渐淡出了背景技术。最初由于设备实施方式缺陷和运营商缺乏应用经验而造成的技术困难,是该技术推广过程中遇到的问题的主要原因。

3、“经典的”测量系统包括连接到发射器(通常也称为测量换能器)的传感器。在分析应用中,例如在ph传感器的情况下,传感器经由线缆连接到发射器。然后发射器经由上述4-20ma接口或现场总线连接到更高级别的单元,例如控制系统。

4、即使今天,现场总线技术也经常被认为过于复杂。然而,出现两个实质问题。一个是现场总线功能性到控制和调节系统的映射,另一个是缺乏训练和教育操作人员的能力和意愿。在那之后,技术已经发展,例如引入了允许在控制和调节系统中更容易地处理的新的设备配置文件。虽然现场总线解决方案的使用在自动化的其他领域(例如,工厂自动化、建筑物自动化)中是常见的,但是现场总线在过程自动化中的使用仍然是罕见的。

5、信息技术(it)是指电子数据处理和用于其的操作技术(ot)硬件和软件基础设施,通过工业工厂、资产、过程和事件的直接监测和/或控制。在过去,it和ot是单独的领域。如今,从现场设备到控制器的it/ot基础设施与过程控制所需的基础设施分开构建。两个系统的物理分离增加了硬件和软件的多样性和独立性,这进而增加了可用性。然而,维护两个独立的技术增加了例如在存储和训练方面的总体工作量。


技术实现思路

1、本发明是基于针对过程自动化传感器提供安全和易于操作的基础设施的目的。

2、目的是通过基于网络的测量系统来实现的,该基于网络的测量系统包括第一传感器、至少一个第二传感器和至少一个中间单元,其中,第一传感器和/或第二传感器经由连接被电连接到中间单元,其中,第一传感器和第二传感器经由连接被供电并且数据被双向地交换,其中,该连接包括基于网络的协议,特别是利用tcp/ip协议,其中,中间单元连接到更高级别的单元,其中,第一传感器和第二传感器在不知道更高级别的单元的情况下彼此交换数据。

3、传感器因此经由基于网络的协议,例如在apl或spe上的以太网(见下文)直接通信,并且测量系统形成网络,例如由apl/spe传感器组成,其然后被连接到更高级别的单元(例如控制中心或plc)。所有网络订户也能够彼此通信。

4、因此,结果是能够利用新订户连续地扩展的完全灵活的系统。该拓扑满足过去的所有应用场景。传感器能够独立地操作,并且不再需要“经典的”发射器。如果传感器需要用于测量的外部测量值(例如,需要ph补偿以用于氯测量),则第一传感器能够经由网络直接从第二传感器检索测量值。不再需要“协调器”(即,发射器)。

5、初始配置经由更高级单元(例如控制中心或plc)或控制面板(见下文)发生。

6、一个实施例提供了基于网络的协议包括以太网高级物理层作为物理层。

7、一个实施例提供了基于网络的协议包括根据iec 63171-7的标准,特别是单对以太网。

8、一个实施例提供了基于网络的协议被配置为无线协议,特别是根据ieee 802.11标准。

9、一个实施例提供了第一传感器和/或第二传感器包括外部电源。

10、一个实施例提供了第一传感器和/或第二传感器是离子敏感传感器,特别是ph传感器、电导率传感器、浊度传感器、温度传感器、氧传感器、用于测量介质中电磁波的吸收的传感器、用于测量金属或非金属物质的浓度的传感器、流量传感器、压力传感器或填充水平传感器,该电磁波例如具有在uv、ir和/或可见范围内的波长。

11、一个实施例提供了第一传感器和第二传感器被独立地配置,即,传感器特别地提供其测量值,即数值和单位。

12、一个实施例提供了测量系统包括控制面板,该控制面板连接到传感器或连接到中间单元或是中间单元的一部分,并且其中,第一传感器和第二传感器和控制面板在不知道更高级单元的情况下彼此交换数据。

13、一个实施例提供了控制面板经由基于网络的协议,特别是以太网、以太网-apl或以太网spe,连接到更高级单元。

14、一个实施例提供了控制面板经由非基于网络的协议,特别是hart、无线hart、modbus、profibus、foundation fieldbus、io-link、蓝牙或rfid,连接到更高级单元。

15、一个实施例提供了中间单元被配置为交换机。

16、一个实施例提供了第二传感器从第一传感器检索测量数据。

17、一个实施例提供了测量系统包括非传感器单元,例如清洁单元,其连接到基于网络的协议,特别是经由中间单元或直接连接到传感器。

18、一个实施例提供了第一传感器、第二传感器、交换机和/或控制面板以被配置为防爆设备。



技术特征:

1.一种基于网络的测量系统(1),包括:

2.根据权利要求1所述的测量系统(1),

3.根据权利要求1所述的测量系统(1),

4.根据权利要求1所述的测量系统(1),

5.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(1),

6.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(1),

7.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(1),

8.根据前一权利要求所述的测量系统(1),包括:

9.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(1),

10.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(1),

11.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(1),

12.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(1),

13.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(1),包括:

14.根据前述权利要求中的任一项所述的测量系统(2),


技术总结
本发明涉及基于网络的测量系统。本发明公开了一种基于网络的测量系统(1),包括:第一传感器(2a‑f);至少一个第二传感器(2a‑f);以及至少一个中间单元(5),其中,第一传感器和/或第二传感器(2a‑f)经由连接被电连接到中间单元(5),其中,第一传感器和第二传感器(2a‑f)经由连接被供电并且数据被双向交换,其中,连接包括基于网络的协议(10),特别是利用TCP/IP协议,其中,中间单元(5)被连接到更高级单元(3),其中,第一传感器和第二传感器(2a‑f)在不知道更高级单元(3)的情况下彼此交换数据。

技术研发人员:罗曼·格里塞尔,马尔科·贝松,尼古拉-斯文·斯特罗菲尔德,伯恩哈德·里斯特,莫里斯·居特勒
受保护的技术使用者:恩德莱斯和豪瑟尔分析仪表两合公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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