专利名称：用于确定测量探头状态的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定测量探头状态的方法。本发明还涉及一种适于实施所述方法的测量探头和单段或多段处理系统。
背景技术：
工业过程(例如，化学和制药业、纺织业、食品和饮料业、纸张和纤维素加工业、或者在水处理或废水处理领域中)的控制是以工艺变量的测量为基础的，所述变量由适当的测量探头或传感器来确定。
参考文献[1](“用于酿酒的过程分析系统解决方案(Process-Analytical Systems Solutions for the Brewery)”，Mettler-Toledo公司的公司出版物，CH-8902 Urdorf，文章号52 900309，2003年9月印刷)中描述了如何将适当的测量探头用于酿酒加工链中的各阶段，即，在水处理阶段、酿造室、发酵和储存窖、过滤、碳化处理和填装阶段、以及废水处理阶段中，以确定处理液的导电率、所溶解的氧气量、PH值、CO2值以及混浊度。
测量探头的信号通过测量转换器(也叫做测量发送器)(在有些情况下通过耦合器和通用数据总线)传送到用于估算测量信号并控制工艺过程的处理计算机或中央计算机中。
应该注意到，随着食品技术和生物技术领域中的高度自动化，制造系统在大多数情况下是具有永久性安装管道的封闭系统，其中使用了多个测量探头。没有经过足够杀菌和消毒的表面会有健康危险。污染物的沉积促进了不希望的微生物繁殖，因为这些污染物以培养基和合适的温度形式提供了理想的生长条件。另外，堆积的微生物更难以灭活。因此，完全清洁的表面成为对处理系统进行杀菌和消毒的基本先决条件。处理系统的清洁因而成为一个复杂的过程，且其技术上的实现很困难(见参考文献[2]，作者Dr.-Ing.KarlWelchner，“The Top Commandment，A Reproducible C1eaningProcess for Process Systems as Core Quality Criterion”(第1部分)Pharma+Food，2000年2月。)对于无障碍过程控制来说，特别重要的是要监控各测量探头的状态，因为在操作一段时间后，各测量探头的性能通常发生变化。
参考文献[3]，DE 102 09 318 A1描述了通过与探头正常功能相关的一个或多个参数的变化测量探头的磨损。建议从PH探头或氧探头的校准参数，特别是零点、斜率、阻抗和设定时间，来确定PH探头或氧探头的与磨损有关的剩余工作时间。
在参考文献[4]DE 101 00 239 A1中，揭示了一种用于确定电位计测量探头的剩余工作时间的方法，所述探头包括电解质和主参考元件以及辅助参考元件，它们以这样的方式布置，在电解液的不足(deficiency)到达与被测电压相连系的主参考元件之前，从测量探头开口处进行的电解质的不足可由辅助参考元件来检测。在主参考元件和辅助参考元件间测量的电位差超过给定极限值后，就可确定和指示出剩余工作时间。
前述参考文献[4]还描述了在用于监控化学或微生物学过程的测量探头上是如何发生污染从而将误差引入测量结果的。因此，沉积的污染物不仅要从处理系统或其独立元件中除去，而且要从测量探头上除去，以确保正确的测量结果和处理系统的绝对清洁状态。因为在此系统中使用了大量的测量探头，它们通常不用卸下来进行清洁，而是用CIP(就地清洁)或SIP(就地消毒)处理来进行清洁和消毒。所述CIP处理防止了任何细菌的生长，且在处理结束时管道中也不会有污染物出现。所述处理包括通过管道系统泵送清洁/消毒液或仅仅泵送热水。
文献[1]中揭示了CIP适用的测量探头、导电率传感器、PH传感器、O2传感器、CO2传感器、和混浊度传感器、以及适当的支架和处理系统连接件。参考文献[1]中还示出了具有实现自动清洁和校准系统的解决方案的控制模块(Easyclean)。
电化学测量探头的校准时间间隔可以例如通过文献[5]DE 10141 408 A1中所述的过程来确定。规定一个基本时间间隔为被测介质的至少一个测量参数值限定基本范围，该参数与所采用的校准间隔有关，且在测量探头的工作过程中被监测。接着，确定所检测的测量参数值与所限定的基本范围之间的偏差，且根据检测到的偏差采用某个校准时间间隔。
这样，根据参考文献[3]和[4]，可由测量探头性能的变化来确定测量探头的状态。参考文献[5]教示出一种确定时间间隔的方法，在此时间间隔内测量探头需被重新校准，以补偿可能发生的变化。
如上所述，这些过程包括相当的努力和花费，且在有些情况下需要测量探头具有兼容性设计。
还已知测量探头应在一定次数的CIP或SIP循环后进行更换。
如参考文献[6](Jochen Endress，“Non-stop in Action”，Pharma+Food 2002年1月，36页)所揭示的，对于各独立的测量探头来说，所允许的累计CIP曝露时间不同。还有可能的是，在处理系统的各部分中不进行CIP或SIP处理。而且，例如根据要使用的温度，系统各独立部分中的CIP或SIP处理也可以不同，从而在不同的部分发生不同严重程度的磨损。还可能的是，在一个处理系统阶段中顺序进行不同的清洁过程。作为示例，每进行n次CIP处理后，进行一次SIP处理。这样，考虑到系统中所进行的处理的各种可能的变化，尤其是CIP和SIP处理，整个处理系统的测量探头的管理就变得很复杂和昂贵。另一方面，仅基于已启动多少个CIP和SIP过程的全部量的信息并不能精确地代表系统中所用的测量探头的状态。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种改进的用于确定测量探头状态的方法，所述探头集成在一个处理容器中，其中，所述测量探头要经常进行清洁，尤其是用现有的CIP或SIP处理来进行清洁，而不用卸下探头。本发明的还一目的在于，提供一种测量探头和一种处理系统，所述系统包括带有所述测量探头的处理容器和测量和/或控制装置，且适用于本发明的方法。
本发明上下文中的术语“处理容器”指的是装有一个或多个测量探头的装置，例如，混料锅、发酵槽、反应器，或管道系统的流通管，或其他适于安装测量探头的装置，如参考文献[1]中所述。
特别是，本发明的目的在于提供一种方法，该方法可简单实施，且可传递处理系统或处理容器中所装的每个测量探头的精确状态信息。
此任务由分别具有如权利要求1、8和9所述的特征的一种方法、一种测量探头、和一种处理系统来实现。本发明的优选实施例出现在附加权利要求中。
所述方法用于确定至少一个测量探头的状态，所述测量探头集成在处理容器中，且可在安装状态下经常进行清洁，尤其是用已知的CIP和SIP处理来进行清洁。所述方法可以在各种装有处理容器和测量探头、包括例如发酵槽或反应器的或大或小的系统中进行。
根据本发明，布置在测量探头内或处理容器内的测量传感器可用于测量所述测量探头的温度或围绕或在测量探头周围流动的介质的温度。基于测量探头工作过程中所测温度的记录时间分布图，确定测量探头的状态。
作为优选概念，将所述温度与至少一个阈值进行比较，当所述阈值被超过时a)记录与该阈值相关的产生磨损的负载的出现；b)记录与该阈值相关的产生磨损的负载的出现，且确定所有产生磨损的负载的累计总和；c)记录与该阈值相关的产生磨损的负载的出现，确定所有产生磨损的负载的累计总和，且通过将所述总和与允许的产生磨损负载的寿命的最大值进行比较，确定出允许的剩余产生磨损的负载或剩余工作寿命。
例如，在确定产生磨损的负载后，记录的剩余工作寿命被相应地减少。允许的剩余产生磨损的负载或剩余工作寿命与例如允许的剩余CIP或SIP处理次数有关。但是，如果CIP或SIP处理被设为以固定的时间表运行，可以确定何时所述测量探头要被更换或重新校准的时间点或日期。
这样，根据本发明的方法可以单独确定复杂处理系统中的各种测量探头的允许剩余产生磨损的负载或剩余工作寿命直到更换、维护、和/或重新校准，因为作用在测量探头上的实际磨损可以被检测、记录和以成本有效的方式进行处理。
本发明的方法可始终监视CIP或SIP处理及用处理材料进行的产生磨损的工作过程。使用这种方法时，不会增加与测量探头的某些参数分析相关的成本，例如使用附加测量探头元件如辅助电极。另外，各测量探头的产生磨损的负载不再需要由在有些情况下被过程控制程序就地启动的程序来计算，和由其处理参数来计算，这会包括相当的成本和复杂性，且容易发生大量的可能误差。测量探头的工作寿命由实际发生的磨损作用来确定，而不是基于在过程控制级上启动的过程来计算测量探头的工作寿命。
通过使用阈值，可以识别出已启动的过程，且可以在允许的剩余产生磨损的负载或剩余工作寿命的单独计算中把相关的产生磨损的负载纳入考虑之列。在CIP和SIP处理中所使用的压力和温度值具有很宽的变化值且取决于具体的应用领域。例如，在牛奶处理系统中所使用的CIP温度为约80℃。SIP处理中的合适温度取决于是否采用了杀菌过程。例如，SIP处理中选择的温度比CIP处理中的温度高约20℃。生物技术领域中的SIP处理在例如120℃下进行，而食品业中的SIP处理在约95℃下进行。
通过使用两个适当选择的阈值，可以区分顺序进行的CIP和SIP处理，且可以计算在剩余工作寿命或允许的剩余产生磨损的负载中的各自不同的变化。这样，可以为每个检测到的处理过程记录出一个相应的测量探头的剩余工作寿命或允许的剩余产生磨损的负载的减少量。
在优选实施例中，所测温度的时间间隔可以全面计算，或者仅由阈值超过时的时间来计算。如果考虑全局温度分布图，可以在剩余工作寿命或允许的剩余产生磨损的负载的计算过程中，例如考虑除清洁处理之外的附加处理。剩余工作寿命或允许的剩余产生磨损的负载可以随后通过在表示总累计的产生磨损的负载的综合值和分配给测量探头的最大值之间取差值来确定。剩余工作寿命或允许的剩余产生磨损的负载以及被监测到的超过测量探头最大值的过量值可以在处理系统的集中或分散显示装置中指示出来。当然，对于制造过程而言也是如此，人们可以分配阈值和产生磨损的负载值或在剩余工作寿命或允许的剩余产生磨损的负载中的相应变化。
在本发明的优选实施例中，测量探头装有存储模块，例如EEPROM(电可擦可编程只读存储器)，其中有关测量探头状态的数据可以被存储，尤其是剩余工作寿命或允许的剩余产生磨损的负载和/或与累计曝露相应的综合值和/或分配给测量探头的最大曝露值。还可以存储测量探头的附加参数、特征数据以及尤其是识别数据。存储模块可以布置在例如测量探头的玻璃本体内或连接器部分中。在另一个优选实施例中，测量转换器同样被集成在测量探头内。所述测量转换器可由例如特殊应用集成电路(ASIC)来实现，该电路包括至少一个模/数转换器，一个存储模块和一个处理器。
用于保存与测量探头相关的数据的存储模块还可以布置在控制装置或过程控制系统(优选地为被分配给测量探头的测量转换器)内的任何单元中，或可拆卸地与所述单元相连或相耦合。存储模块可以是永久性安装的存储器或便携式存储器或数据载体。作为可能的例子，可以使用便携式存储器钥匙，其被分配给一个或多个测量探头，且与一个接口例如过程控制计算机的USB(通用并行总线)相连。
使用布置在测量探头内的存储模块或布置在测量探头外面的便携式存储模块可以简化测量探头的管理并提高其轻便性。与管理和操作相关的数据优选为在探头被操作之前例如由制造商存储在测量探头本身内。存储的值可以被系统的控制装置来询问和在工作过程中被改变。因此就从系统控制装置中除去了测量探头的管理的基本部分，从而简化了处理系统的操作。另外，测量探头可以更换，于是，重新装入的测量探头的状态数据被自动接收并保持更新。除了提高测量探头的轻便性之外，本发明的概念还增强了系统的模块化特征。
与测量探头的数据一样，操作程序或执行本方法的程序可以通过例如分别布置在中央处理控制计算机或测量转换器中而被集中或分散在过程控制中。
另外，本发明的方法不仅可以检测，而且可以监控各独立过程，例如CIP和SIP处理。作为一个优选概念，在超过阈值后或在检测到相应的过程后，设定与过程的正确执行相关的时间间隔，且在该时间间隔内监控信号不应下降到该阈值以下。不过，如果在该时间间隔内监控信号下降到该阈值以下，其可通过一个适当的错误信息被指示出来。
下面将参考附图更详细地解释本发明，其中图1表示具有处理容器881、82的单段处理系统，其中集成安装有三个测量探头1a、1b、1c，测量探头通过测量转换器2a、2b、数据段耦合器3和总线系统4连接到过程控制计算机5上；图2示意性地表示现有的(state-of-the-art)测量探头，其导体元件16浸在内管11和玻璃膜111内的内部缓冲液14中，其参考元件15分开地浸在外管12中的外部缓冲液13中；图3表示带有存储模块18的图2中的测量探头1，存储模块中可存储测量探头1的数据；以及图4表示在图1的处理系统中发生的信号的不同时间分布图。
具体实施例方式
图1表示根据本发明方法工作的具有一段或多段的处理系统。处理系统具有处理容器8，其包括充有处理液6的容器81。容器81属于一个处理阶段，且可通过连接管道82连接到下一处理阶段的系统单元上(见例如文献[1]中所述的酿酒阶段)。处理液6的性能由测量探头1a、1b、1c来测量，所述探头通过电缆和/或无线连接91、92、93、测量转换器2a、2b、数据段耦合器3以及总线系统连接到中央过程控制计算机5。测量探头1a、1b、1c最好通过处理接头和安装支架83安装在处理容器8上，如参考文献[1]和[7](“The InFit CIP SeriesSanitary Design For The Most ExactingRequirements”，Mettler-Toledo公司的公司出版物，CH-8902 Urdorf，文章号52 400 526，1999年5月印刷)所述，参考文献[7]还揭示出可与这些支架一起使用的测量探头、单杆PH测量链、O2传感器、导电率测量单元以及混浊度传感器。还可能使用CO2或其他传感器。
图2示出例如在具有玻璃电极和参考电极的单杆结构中的PH电极的原理结构。具有导体元件16的玻璃电极和具有参考元件15的参考电极被设计成测量探头1形式的组合单元。导体元件16浸在一定PH值的溶液内，即，内部缓冲液14内，内部缓冲液位于内管11中的第一室和一个相连接的薄壁玻璃半球形或玻璃膜111内。内部缓冲液14在玻璃膜111的内表面和导体元件16之间建立导电连接。将测量过程中导体元件16上存在的电压与浸在外管12中电解质或外部缓冲液13中的参考元件15上的电压进行比较，利用通过多孔分隔壁或隔膜121缓慢扩散，所述电解质或外部缓冲液13与被测液体连通。
在内部缓冲液空间中布置温度传感器17，通过它可实现温度自动补偿作用。如参考文献[8](产品页，“带有液体电解质和集成温度传感器的InPro 2000 PH电极(InPro 2000 pH Electrodes withLiquid Electrolyte and Integrated Temperature Sensor)”，Metter-Toledo公司的公司出版物，CH-8902 Urdorf，2000年10月印刷)所述，将温度传感器直接放在玻璃膜111的PH敏感玻璃后面，好处是对温度信号及相应的温度补偿PH信号作出快速准确的反应。
集成在测量探头1中的温度测量传感器17可有利地实施本发明方法，下面参考图4说明。所述方法还可以在温度传感器7放在测量探头1外部的情况下(见图1)进行，此处温度传感器7测量围绕或流过被监控测量探头1的处理液或清洁液的温度。为实现这一功能，温度传感器7可以集成在用于安装测量探头1a……的处理接头或支架83上，且其以无线或有线结构通过通道92连接到过程控制装置，最好是连接到测量转换器2a上。例如，在参考文献[10]美国专利公开2002/0120750 A1中描述了系统或网络各单元间的无线通信方法。
图4a示出了启动CIP或SIP处理的控制信号ps的时间分布图。在时间t1，CIP处理开始，在经过处理时间tCIP后，在时间t4结束。
图4b示出了正被监控的测量探头1a……或流过测量探头1a……的介质6(例如正由探头测量的清洁液或处理液)的温度TS/M的时间分布图。如图中所示，在时间t1后，温度TS/M在稍延时后上升。在时间t2处，温度移动到与CIP处理相关的阈值之上，且在时间t5后温度又下降到此阈值以下。
根据本发明，所记录的温度TS/M的时间分布图被如下估算一方面，仅基于与CIP处理相关的阈值thCIP已被超过的事实。得出的结论是CIP处理已启动，其已对测量探头1a……起作用。因而，剩余工作寿命RLT或允许的剩余产生磨损的负载(以后为简化起见，仅称为剩余工作寿命RLT)可以减少一定值。因此，在检测到一定数量的CIP处理之后，可以确定并给出提示何时剩余工作寿命RLT已经减少到零。
剩余工作寿命RLT的实际向下进展可通过将每次CIP处理的历时时段考虑进来而更精确地确定。最好通过记录温度升高到阈值thCIP之上时的时间t2以及温度又降到阈值thCIP之下时的下一个接着的时间t5来进行确定。接着，基于时间段t5-t2的综合或总和，确定剩余工作寿命RLT，在此时间段内，测量探头1的温度TS/M位于阈值thCIP之上。
除了CIP或SIP处理的累计时间外，有利的是，还可以考虑CIP或SIP处理的累计次数，因为在给定的累计时间段值上测量探头上的磨损会随着处理循环的累计次数不同而明显变化。如果发生多次温度升高和降低，即发生多次横过阈值thCIP的事件，通常要对一个或多个测量探头1a……采取更大的产生磨损的负载。
通常，SIP处理中用的温度比CIP处理中用的温度高，因此应采取较高的产生磨损的负载。有可能在一个处理系统中仅进行CIP处理或SIP处理。也可能在多次CIP处理之后跟着一个SIP处理。在每种情况下选择是否进行CIP或SIP处理取决于系统中要被处理的材料、质量要求、和其他处理参数。例如，图4a示出了一种情况，其中，在第n次CIP处理后，在时间t6处启动一次SIP处理，并在时间间隔tSIP之后在时间t10处终止。在时间t8处记录到一次温度升高穿过与SIP处理相关的阈值thSIP，时间t8仅在时间t7稍后一点，在时间t7处温度已移过与CIP处理相关的阈值thCIP。与各单独处理相关的产生磨损的负载的量以及为每个处理而被记录的剩余工作寿命RLT的减少可以由例如制造商在实验室测试中确定，并被表示为特征磨损参数或参数组。可以将不同的加权因子分别分配给温度升过阈值thCIP或thSIP的事件，以考虑在一个或多个测量探头1a……的产生磨损的负载上以及因此在其剩余工作寿命RLT上出现高温所具有的不成比例的效果。
还可能确定在整个工作时间内一个或多个测量探头1a……上的产生磨损的负载。这通过对整个工作时间内测量探头1的温度TS/M进行综合来实现，从而不仅可精确地考虑由CIP和/或SIP处理导致的产生磨损的负载，而且可精确地考虑由制造过程产生的磨损效应。这样，综合值INTLT的分布图也反应了由图4c所示的制造过程P(n+1)、P(n+2)所导致的温度效应。因此，可能引入附加的阈值，其允许检测和计算制造过程或至少测量探头1上产生磨损的负载。这样，在制造过程中，处理中的材料构成介质6，其一方面导致测量探头1a……上的产生磨损的负载，另一方面为温度传感器7、17提供有关产生磨损的负载信息，而在清洁过程中，介质6由清洁介质(蒸汽或液体)构成。
如图4c所示，表示作为时间函数的综合值INTLT的曲线朝着最大值MAXLT连续增加。在给定时间上存在的最大值MAXLT和综合值INTLT之差确定了测量探头1a……的剩余工作寿命RLT(RLT＝MAXLT-INTLT)。
对于每个被监控的测量探头1a……，在处理系统的集中或分散显示装置2a、5上，计算出的剩余工作寿命RLT或仅仅是已通过零值的事实都可指示出来。
如图3所示，在优选实施例中的测量探头1包括存储模块18，其集成到例如测量探头1的玻璃本体或连接器插头部分中。存储模块用于存储测量探头1的状态，尤其是分配给测量探头1的最大值MAXLT、记录的综合值INTLT、特征磨损参数和/或剩余工作寿命RLT。这简化了处理系统的测量探头的管理。测量探头1的操作和监控所需的所有数据优选地存储于存储模块18中，从而测量探头1可以连接到测量转换器或测量发送器2a、2b……中，且可投入操作，无需进一步的管理程序。因而，即使在已经开始工作后，装有存储模块18的探头1可从第一安装位置移动到第二安装位置，而不会有任何问题。存储模块18可以包括例如一个如参考文献[9](作者U.Tietze和Ch.Schenk，“Halbleiterschaltungstechnic”(半导体电路设计(Semiconductor Circuit Design))，第11期，第2次印刷，Springer Verleg出版，1999年，柏林)所述的EEPROM(可电擦除的可编程的只读存储器)。在另一个优选实施例中，相关的测量转换器2同样可以集成在测量探头1中。
根据本发明的方法还提供对处理，例如CIP或SIP处理在已检测之后进行监控的可能性。例如，在温度已升高到阈值thCIP或thSIP以上之后，换句话说，在已检测到CIP或SIP处理后，设定与过程的正确执行相关的时间间隔tW-CIP或tW-SIP，且在此时间间隔内，监控信号不应降到相应的阈值thCIP或thSIP之下。尽管这样，如果监控信号在相应时间间隔tW-CIP或tW-SIP内降到阈值thCIP或thCIP之下，这可以通过适当的错误信息来指示出。图4b中标出了在各阈值thCIP或thSIP被超过后打开的相应监视窗口WCIP和WSIP。如图4b所示，当SIP处理开始时，较低的阈值thCIP被通过，监视窗口WCIP首先打开，但当温度升高到较高的阈值thSIP之上时，监视窗口WCIP由监视窗口WSIP所改写。
图4a和4b示出了一种情况，其中，在第n+1次CIP处理中发生故障，从而图形切过监视窗口WCIP且错误信号ECIP被给出。如果在SIP处理中，温度图形切过相应的监视窗口WSIP，这会同样触发一个错误信号。
本发明已通过优选实施例来描述或示出，但是，基于本发明的教示，相关领域普通技术人员可以实现进一步的实施例。具体为，可使用进一步的参数来识别单独的CIP和SIP处理。例如通过测量处理容器中的压力，可以区分出其中使用液体的CIP处理和其中使用蒸汽的CIP处理。因此，有利的是，将压力传感器77(见图1)增加到处理系统中或测量探头中。用于测量压力的方法和传感器如参考文献[9]中第1241-1251页所述。装有存储模块18的测量探头1可进一步用于存储附加的数据。
根据本发明的方法可通过控制装置的集中或分散部件来实施，其带有为此而装备有适当的操作程序100的过程控制计算机5和/或测量转换器或测量发送器2a……(见图1)。测量探头的状态可以被指示在例如仅处理计算机5上，或测量转换器或测量发送器2a……上。也可将过程控制的不同级别之间的任务进行分隔。因此，使用本领域普通技术人员所已知的测量，本发明的方法可以较低的成本在任何单段或多段处理系统中实施。
参考文献列表[1]“用于酿酒的过程分析系统解决方案(Process-AnalyticalSystems Solutions for the Brewery)”，Mettler-Toledo公司的公司出版物，CH-8902 Urdorf，文章号52 900 309，2003年9月印刷[2]作者Dr.-Ing.Karl Welchner，“The Top Commandment，AReproducible Cleaning Process for Process Systems as Core QualityCriterion”(第1部分)Pharma+Food，2000年2月[3]DE 102 09 318 A1[4]DE 101 00 239 A1 DE 101 41 408 A1[6]作者Jochen Endress，“Non-stop in Action”，Pharma+Food，2002年1月[7]“The InFit CIP SeriesSanitary Design For The MostExacting Requirements”，Mettler-Toledo公司的公司出版物，CH-8902 Urdorf，文章号52 400 526，1999年5月印刷[8]产品页，“带有液体电解质和集成温度传感器的InPro 2000PH电极(InPro 2000 pH Electrodes with Liquid Electrolyte andIntegrated Temperature Sensor)”，Mettler-Toledo公司的公司出版物，CH-8902 Urdorf，2000年10月印刷[9]作者U.Tietze和Ch.Schenk，“Halbleiterschaltungstechnic”(半导体电路设计(Semiconductor Circuit Design))，第11期，第2次印刷，Springer Verleg出版，1999年，柏林[10]美国专利公开号2002/0120750 A1参考标号列表1，1a 测量探头11 内管111玻璃膜12 外管121隔膜13 内部缓冲液14 外部缓冲液15 参考元件16 导体元件17 温度传感器
18 存储模块2a，2b 测量转换器或发送器218 到存储模块18的连接3 段连接器4 总线系统5 中央控制，处理控制计算机6 介质7 外部温度测量传感器77 压力传感器8 处理容器81 槽82 管83 支架91 测量探头1a、1b……的连接92 外部温度传感器的连接93 无线连接100 操作软件程序
权利要求
1.一种确定至少一个测量探头(1a、1b……)的状态的方法，所述探头集成在处理容器(8；81、82)中且经常用已知的CIP和SIP处理清洁，而无需卸下测量探头(1a、1b……)，其特征在于，测量探头(1a、1b……)或围绕测量探头的介质(6)的温度(TS/M)通过布置在测量探头(1a、1b……)内或处理容器(8；81、82)内的测量传感器(17)来测量，且测量探头(1a、1b……)的状态可以基于测量探头(1a、1b……)安装之后整个时间内所测的(TS/M)温度记录来确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述温度(TS/M)与至少一个阈值(thCIP、thSIP)进行比较，且在所述阈值已被超过后，a)根据已经被超过的阈值(thCIP、thSIP)记录产生磨损的负载b)根据已经被超过的阈值(thCIP、thSIP)记录产生磨损的负载，且计算所有产生磨损的负载的累计和(INTLT)；c)根据已经被超过的阈值(thCIP、thSIP)记录产生磨损的负载，且计算所有产生磨损的负载的累计和(INTLT)，且通过将所述和(INTLT)与允许的累计负载最大值(MAXLT)进行比较，确定剩余允许负载或剩余工作寿命(RLT)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，测量探头(1a、1b……)的剩余允许负载或剩余工作寿命(RLT)减少一个与所述阈值(thCIP、thSIP)相对应的量，所述阈值被分配给由处理系统进行的处理过程，特别是清洁处理CIP或消毒处理SIP，或者制造过程。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，测量探头(1a、1b……)曝露于其中的所有产生磨损的负载的所述和(INTLT)通过对以下量进行综合来确定a)在整个时间范围内记录的温度(TS/M)，或b)从阈值(thCIP、thSIP)被超过的时间起记录的温度(TS/M)，或c)在整个时间段(t5-t2)、(t12-t7)、(t15-t14)内记录的温度(TS/M)，在这些温度段内，温度(TS/M)超过各阈值(thCIP、thSIP)，并且，其特征还在于，当最大值(MAXLT)被超过时，报告出测量探头(1a、1b……)的状态或者最大值(MAXLT)已被超过这一事实。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，与测量探头(1a、1b……)的管理和/或操作有关的数据，尤其是允许的剩余负载或剩余工作寿命(RLT)、累计负载(INTLT)、特征磨损参数、最大值(MAXLT)和/或识别数据，被存储于包含在测量探头(1a、1b……)内部的存储模块(18)中，或布置在测量探头(1a、1b……)外面的固定或便携式数据载体上。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其特征在于，在阈值(thCIP、thSIP)已被超过后，过程控制装置(2、5)监控与各阈值(thCIP、thSIP)有关的处理过程(CIP、SIP)的执行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在阈值(thCIP、thSIP)已被超过后，设定与各处理过程(CIP、SIP)的正确执行相对应的时间间隔(tCIP、tSIP)，其中，在所述时间间隔(tCIP、tSIP)内，温度(TS/M)不应该降到所述阈值(thCIP、thSIP)之下，但是如果在所述时间间隔(tCIP、tSIP)内所述温度(TS/M)降到了所述阈值之下，就产生一个错误信息(ECIP、ESIP)。
8.一种用于执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法的探头(1a、1b……)，其特征在于，所述测量探头(1a、1b……)特别用于测量介质(6)中的导电率、PH值、混浊度、氧含量或CO2含量，其包括一个存储模块(18)，操作和监控所述测量探头(1a、1b……)所需的数据存储在该存储模块中，尤其是剩余工作寿命(RLT)、综合值(INTLT)、特征磨损参数、最大值(MAXLT)和/或识别数据。
9.用于执行根据权利要求1-7中任一项所述方法的处理系统，其带有处理容器(8、81、82)和至少一个测量探头(1a、1b……)，尤其是如权利要求8中所述的探头，所述测量探头被集成到所述处理容器(8、81、82)中且可以经常用已知的CIP处理和SIP处理来进行清洁和消毒，而不用卸下所述探头(1a、1b……)，所述处理系统包括至少一个测量和/或控制装置(7、17、2a、5)，其可操作测量所述测量探头(1a、1b……)或者围绕所述测量探头(1a、1b……)的介质(6)的温度(TS/M)，且还可操作记录在使用测量探头(1a、1b……)的使用过程中整个时间上所测的温度(TS/M)记录，以及确定所述测量探头(1a、1b……)的状态，其特征在于，至少一个操作程序(100)设在过程控制计算机(5)和/或测量转换器(2a……)中，所述过程控制计算机(5)和/或测量转换器(2a……)通过无线或有线结构连接到所述测量探头(1a、1b……)和/或布置在所述测量探头(1a、1b……)内部或外面的温度传感器(7、17)或压力传感器(77)上。
10.根据权利要求9所述的处理系统，其特征在于，所述温度(TS/M)可通过测量传感器(17、7)测量，所述传感器布置在测量探头(1a、1b……)内，或处理容器(8；81、82)内，或者，如果适当的话，在用作测量探头(1a、1b……)安装台的支架(83)内。
11.根据权利要求9或者10所述的处理系统，其特征在于，设置有在内部集成有存储模块(18)和/或测量转换器(2)的测量探头(1a、1b……)。
全文摘要
本发明公开了一种用于确定至少一个测量探头(1a、1b……)状态的方法，所述探头集成在具有一个或多个系统段的处理系统的处理容器(8)中，且可以使用已知的CIP和SIP处理经常进行清洁，而不用卸下探头以进行清洁。根据本发明，所述测量探头(1a、1b……)或者围绕测量探头的介质(6)的温度通过一个布置在测量探头(1a、1b……)内部或外面测量传感器(7、17)来测量，所述测量探头(1a、1b……)的状态基于测量探头(1a、1b……)的整个工作时间内所测的温度记录来确定。在有些情况下，所述方法还包括监控所述CIP和SIP处理的正确执行。
文档编号G01N27/416GK1637412SQ20041010482
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者于尔根·阿曼, 阿尔弗雷德·佩尔, 勒内·奥伯林, 克劳斯-迪特尔·安德斯, 克里斯蒂安·茨维基 申请人:梅特勒-托莱多有限公司