储罐计量系统的制作方法

专利名称：储罐计量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及感测包含在储罐中的产品的产品参数的储罐计量系统。
本发明进一步涉及感测包含在储罐中的产品的产品参数的方法。
背景技术：
测量包含在储罐或容器中的产品的特性的系统_所谓的储罐计 量系统一普通存在于涉及产品的管理、装运和储存的应用领域中以及 例如化学加工工业中。
由于要监视和/或测量的产品往往是危险的，对于诸如处在所谓 危险区内的储罐计量系统或它们的至少一些部分的仪器来说，存在特 殊的安全要求。 一般需要保证这样的仪器是防爆的或本质安全的。
对于本质安全的仪器，存在保证仪器不能引燃可能存在于危险区 内的气体的限制。
应用储罐计量系统的代表性领域是往往被称为"储罐场"的石油 产品等的储存设施。在这样的储罐场中，每个储罐通常配有许多感测 单元，每个感测单元被配置成测量诸如包含在那个储罐中的产品的液 位、温度、压力等的某种特性。
用于危险环境的传统本质安全系统主要是模拟的所谓4-20 mA 系统，其中，感测单元经由本质安全屏障以点到点方式连接到中央主 机，以便提供危险区内的本质安全性。
容易理解，传统的4-20 mA系统需要大量的连线。尤其对于诸 如储罐可能分开相当大距离的储罐场的应用，与需要的大量本质安全 屏障一起，所述连线意味着安装储罐计量系统的成本的相当大部分。
减少本质安全系统中的连线数量的一种方法是使用数字本质安全通信总线。利用这样的总线，可以沿着总线连接各种传感器，并且 从许多传感器到控制室铺设一根电缆就足够了 。这种数字通信总线的
例子是在一个总线区段上可以连接多达15个传感器的HART总线。
为了进一步减少必要连线，除了用于通信之外，最好将通信总线 用于对传感器供电。这对于许多类型的传感器来说没有什么大问题， 因为它们往往具有低功耗，使得许多传感器可以被供电而不危及本质 安全性。
但是，对于基于微波的液位计来说，功耗一般高于可被证明为本 质安全的水平。因此，包含在当前可用储罐计量系统中的基于微波的 液位计不是本质安全的并受防爆外壳保护，或者是本质安全的但需要 单独的本质安全电源。由于防爆外壳比本质安全解决方案昂贵，或因 为需要安装单独的电源电缆，这两种方法都导致用户的成本增加。
因此，需要一种用在危险环境中的改进储罐计量系统。

发明内容
因此，鉴于现有技术的上述和其它缺点，本发明的一般目的是提 供用在危险环境中的改进储罐计量系统。
本发明的一个目的是减少储罐计量系统所需的连线。 本发明的进一 步目的是使储罐计量系统的用户能够降低成本。 根据本发明的第一方面，这些和其它目的是通过一种感测包含在 储罐中的产品的产品参数的储罐计量系统来实现的，所述储罐计量系 统包含基于微波的液位计量单元，配置成通过反射微波能量来感测 储罐中的产品的液位；温度计量单元，配置成感测储罐中的产品的温 度；控制器，包括适用于储罐计量系统与外部控制系统之间的通信的 外部接口、为管理外部接口上的通信而配置的处理电路、和封装在防
爆外壳内并配置成将本质安全电力供应给计量单元的电源，所述电源 具有大致长方形的输出特性，其中，该储罐计量系统进一步包含连接 控制器和计量单元的本质安全双线总线，其中，双线总线可用于将与 感测的产品参数有关的测量信号从计量单元发送到控制器，以及将本质安全电力从控制器供应到计量单元。在本申请的上下文中，"外部 控制系统"指的是能够至少部分控制本发明的储罐计量系统的操作的 系统。这样的外部控制系统可以适用于例如控制几个储罐计量系统， 其中，每个储罐计量系统被配置成感测包含在特定储罐中的产品的产 品参数。当然，也可以将储罐计量系统安装成可以感测包含在储罐中 的几种产品的产品参数。
外部控制系统可以实现成例如许多储罐计量系统经由通信信道 与之连接的中央主计算机。在这个通信信道上，可以根据各种可能的 通信协议之一来进行通信。
这里所谓的"本质安全，，应被理解为通过根据当前标准IEC 60079-11或相应后续标准的爆炸防止方法来保护，允许可燃大气与电 气i殳备接触，而不带来潜在危险。可用在本质安全电路中的电能局限 于这样的水平，使得电气故障引起的任何电火花或热表面都太弱而不 会引起燃烧。所谓具有"大致长方形的输出特性"的电源在本申请的上 下文中应当被理解为能够供应大致上受最大输出电流和最大输出电 压限制的电力，使得电压-电流图中受最大输出电流和最大输出电压限 制的区域大致上是长方形的电源。
如上面的背景技术所述，如果某人想设计出带有单条双线总线的 本质安全的基于微波的储罐计量系统，则可用电力的量是一个问题。
可用电力由足以点燃特定爆炸气体的允许最大电流和电压确定。 这意味着，在某种错误条件下可能升高的电压和电流必须被保持在对 于特定气体的指定极限以下。
温度计量单元可以有利地包含容错增强装置，以便使储罐的内部 也安全。
"容错增强装置"是用于保证即使发生了许多故障也保持本质安 全的装置。这种容错增强装置的非限制性例子是并行地包含几个齐纳 二极管的所谓齐纳屏障。
通过根据本发明配备容错增强装置，甚至在诸如储罐内部的安全 特别关键的区域中或在有时打开的闸门附近，安全性也进一步提高。目前，本发明人惊人地发现，可以经由双线通信总线来供应足以 对储罐计量系统供电的本质安全电量。
根据本发明的第 一方面，这是通过配备具有大致长方形输出特性 的本质安全电源来实现的。
双线通信总线最好是数字通信总线。
因此，可以避免单独的电力线，并可以减轻对围绕基于微波的液 位计的防爆屏障的需求。从而，可以相当大地降低安装和采购成本。
而且，根据本发明的储罐计量系统便于将进一步的感测单元加入 双线总线。因此，可以实现包括至少一个基于微波的液位计的可缩放 系统，将附加感测单元加入储罐计量系统只需最小干预。
包含在根据本发明的储罐计量系统中的本质安全电源可以配置
成供应至少1.5 W的本质安全电力。
通过这种电源配置，在保证本质安全的同时，可以供应足够电量
用于基于微波的液位计量单元和温度计量单元的总线供电。
最好，包含在控制器中的处理电路可以进一步配置成处理从所述 计量单元的至少一个获得的数据。
通过这种配置，可以提供智能储罐计量系统，不仅能够将原始数 据提供给外部控制系统，而且能够将经过各种方式处理后的测量数据 提供给外部控制系统。
这样的处理可以包括集合从计量单元获得的测量数据，以便于例 如统计分析，以及组合来自两个或更多个计量单元的测量数据。该处 理可以得到指示诸如液位、体积、密度或它们的组合的参数的数据。 可以将这个所得数据提供给外部控制系统。
根据本发明的储罐计量系统的 一个实施例，本质安全双线总线可 以配置成允许以大于5千位/秒的速率，以及有利地，以大于25千位/
秒的速率进行数字通信。
与传统的4-20 mA HART系统相比，使用更高速度数字通信总 线可以实现更高精度的通信，以及比仅有感测参数更多信息的通信。 这意味着，可以在通信信道上发送诸如指示感测值的质量或设备诊断的度量的附加信息。
根据本发明的另一个实施例，基于微波的液位计量单元可以适用 于发送连续信号，以及基于微波的液位计量单元可以包含适用于根据 接收的回波信号与基准信号之间的相位差来确定储罐液位的处理电 路。
通过这种本身已知的所谓FMCW (调频连续波)配置，基于微 波的液位计量单元一般能够非常精确地测量液位，但与其它类型的感 测单元相比，需要相对更多电力。本发明人惊人地发现，可以实现根 据本发明的储罐计量系统，其中，可以在总线上输送足够的本质安全 电力，以便对基于FMCW-微波的液位计量单元供电。从而，可以将 基于FMCW-微波的液位计量单元的测量精度加入如上所述的根据本 发明的储罐计量系统的其它优点中。
根据本发明的进一步实施例，基于微波的液位计量单元可以适用 于发送脉冲信号，其中，基于微波的液位计量单元包含适用于根据脉 沖信号的发送与信号回波的接收之间的时间来确定储罐中的产品的 液位的处理电路。使用脉冲信号的基于微波的液位计量单元一般具有 比上述基于FMCW-微波的液位计量单元更低的功耗，但通常达不到 相同的测量精度。从而，基于脉冲微波的液位计量单元的使用使储罐 计量系统的电力预算具有较大佘量。这种多余电力可以花费在在储罐 计量系统中包括附加的基于微波的液位计量单元或其它感测单元。
根据本发明第一方面的通信管理可以包括在外部通信协议与内 部通信协议之间转换信号。
由此，根据本发明的储罐计量系统可以适用于与利用与用在储罐 计量系统内的通信协议不同的通信协议的外部控制系统一起工作。
最好，这种通信管理可以包括在多个外部通信协议的每一个与内 部通信协议之间转换信号。
通过这种能力，根据本发明的储罐计量系统可用在更加宽广的各 种应用领域中。
储罐计量系统的内部通信协议可以有利地符合诸如Hl Fieldbus的已制定工业标准。
包含在根据本发明的储罐计量系统中的控制器可以为多个外部 接口的每一个配置，每个外部接口适用于经由相应外部通信链路将储 罐计量系统与控制系统相连接。
除了支持不同通信协议以外，不同应用领域或安装位置可向本发 明的储罐计量系统呈现不同的物理接口 。通过为有可能在安装时面临 的多个外部接口配置控制器，根据本发明的储罐计量系统可以在更加 宽广的各种应用领域和环境中实现。这种功能可以通过例如使能储罐 计量系统经由可交换适配器电路的外部连接来实现。
自动配置
根据本发明的储罐计量系统的一个实施例，包含在控制器中的处 理电路可以适用于识别和自动配置第一和第二感测单元的至少一个。
通过将根据本发明的储罐计量系统配置成使得能够识别和自动 配置相连的感测单元的至少一个，可以使本系统与现有系统相比更加 用户友好和有效。
这种自动配置可以包括配置第 一和第二感测单元之间的功能连接。
该自动配置可以进一步包括配置第一和第二感测单元的至少一 个与控制器之间以及第 一和第二感测单元之间的信息流。
通过这种类型的自动配置，包括感测单元的配置数据、以及有关 这种感测单元与其它感测单元的功能连接和其它感测单元的信息、有 关信息流的数据，可以相当大地提高储罐计量系统的整体功能以及感 测单元的功能。
例如，基于微波的液位计量单元可以配置成从温度感测单元中收 集温度信息，以便确定储罐中的产品的更精确填充液位。然后，外部 控制系统可以经由控制器直接向基于微波的液位计量单元请求这个 填充液位。可替代地，基于微波的液位计量单元可以向控制器报告填 充液位数据，控制器可以再存储该数据，直到被外部控制系统请求， 或者如果外部控制系统允许，将数据发送到主计算机。为此，控制器可以进一步包含配置成存储第一和第二感测单元的
至少一个的ID和配置数据的存储器。
此外，如上所述，除了特定感测单元的配置数据之外，这个配置 数据还可以包具有关该感测单元与其它感测单元之间的功能连接的 信息，以及有关该感测单元和其它感测单元各自与控制器之间的信息 流的数据。
ID和配置数据可以作为数据库/查找表存储在存储器中。当新的 感测单元与储罐计量系统连接时，它将它的ID发送到控制器，控制 器再将相应配置数据发送到新的感测单元。
新的兼容感测单元的ID和配置数据可以在连接时从新的感测单 元接收，或者，可替代地，从中央主计算机或经由与控制器连接的用 户界面加入存储器中。
由此，可以在任何时候加入新设备的ID和配置数据，并可以随 意地改变已连接设备的配置数据。
来自多个制造商的感测单元可以用在同一系统内。
包含在根据本发明的储罐计量系统中的基于微波的液位计量单 元可以包含向储罐中的产品的表面发送测量信号的发送器、从储罐接 收回波信号的接收器、和根据接收的回波信号来确定储罐中的产品的 液位的处理电路。
通过基于微波的液位计量单元的这种配置，基于微波的液位计量 单元可以独立地确定储罐中的产品的液位，而无需控制器中的处理电 路或基于微波的液位计量单元外部的任何其它处理电路进行任何中 间计算。由此，在总线上需要通信较少的信息，并且由于控制器中的 处理电路可以专用于管理通信，可以实现更灵活的储罐计量系统。
储罐计量系统可以进一步至少包含第三感测单元，其被配置成感 测液位、温度、压力、流量、密度、pH、传导率和粘度的至少一个或 它们的组合。
根据本发明的第二方面，上述和其它目的是通过一种用于感测包 含在储罐中的产品的产品参数的储罐计量系统实现的，所述储罐计量系统包含基于微波的液位计量单元，配置成通过^t波能量的反射来 感测储罐中的产品的液位；温度计量单元，配置成感测储罐中的产品 的温度；控制器，包括适用于储罐计量系统与外部控制系统之间的通 信的外部接口、为管理外部接口上的通信而配置的处理电路、和封装 在防爆外壳中并配置成将本质安全电力供应给计量单元的电源，所述 电源被配置成供应至少1.5W的本质安全电力；以及连接控制器和计 量单元的本质安全双线总线，其中，所述双线总线可用于将有关感测 的产品参数的测量信号从计量单元发送到控制器，并可用于将本质安 全电力从控制器供应到计量单元。
通过根据本发明的这个第二方面提供配置成供应至少1.5 W的 本质安全电力的本质安全电源，惊人地发现，包含基于微波的液位计 量单元和温度计量单元的储罐计量系统可以经由双线通信总线被供 电。
因此，可以避免单独的电力线，并可以减轻对围绕基于微波的液 位计的防爆屏障的需求。从而可以相当大地降低安装和采购成本。
与上面结合本发明的第一方面所述的那些类似的进一步效果也 可以通过本发明的这个第二方面取得。
根据本发明的第三方面，上述和其它目的是通过一种感测包含在 储罐中的产品的产品参数的方法来实现的，所述方法包含如下步骤 提供配置成通过微波能量的反射来感测储罐中的产品的液位的基于 微波的液位计量单元；提供适用于与外部控制系统通信的控制器；通 过本质安全双线总线来连接基于微波的液位计量单元和控制器；以及 将所述双线总线用于将有关感测的产品液位的测量信号从基于微波 的液位计量单元发送到控制器，并将本质安全电力从控制器供应到基 于微波的液位计量单元，其中，所述本质安全电力是根据大致长方形 输出特性来提供的。
根据本发明的方法可以进一步包含如下步骤提供配置成感测附 加产品参数的至少一个附加感测单元。
与上面结合本发明的第一方面所述的那些类似的进一步效果也可以通过本发明的这个第三方面取得。
根据本发明的第四方面，上述和其它目的是通过一种用于感测包 含在储罐中的产品的产品参数的储罐计量系统来实现的，所述储罐计
量系统包含基于微波的液位计量单元，配置成通过微波能量的反射 来感测储罐中的产品的液位；至少一个附加计量单元，配置成感测至 少一个附加产品参数；控制器，包括适用于所述储罐计量系统与外部 控制系统之间的通信的外部接口、为管理所述外部接口上的通信而配 置的处理电路、和配置成将本质安全电力供应给所述计量单元的电 源，所述电源具有大致长方形的输出特性；以及连接所述控制器和所 述计量单元的本质安全双线总线，其中，所述双线总线可用于将有关 感测的产品参数的测量信号从计量单元发送到控制器，并用于将本质 安全电力从控制器供应到计量单元；其中，所述基于微波的液位计量 单元至少包括第一和第二测量信道，每个测量信道具有向储罐中的所 述产品发送微波能量的发送器和接收反射的微波能量的接收器，其 中，用在所述第一测量信道中的^b皮可与用在所述第二测量信道中的 微波区别开。
与上面结合本发明的第一方面所述的那些类似的进一步效果也 可以通过本发明的这个第四方面取得。具体地说，在上述讨论的系统 结构和方法内使用包括两个测量信道的基于微波的液位计量单元被 证明是有利的。这样的液位计量单元本身可从相同申请人的US 6 414 625和US 6 765 524中获知，所述专利在这里通过引用而并入。


为了示范起见，现在参照示出本发明的当前优选实施例的附图，
更详细地描述本发明的这些和其它方面，在附图中
图1示意性地例示了根据本发明的储罐计量系统的示范性应用；
图2是根据本发明的储罐计量系统的示意性例示；
图3是根据本发明第一方面的优选实施例的储罐计量系统的功
能方块图；图4是示意性地例示根据本发明第一方面的电源特性的图； 图5是例示根据本发明第二方面的感测产品参数的方法的示意 性流程图6是根据本发明的储罐计量系统中的感测单元的自动配置方 法的第一实施例的示意性流程图；以及
图7是根据本发明的储罐计量系统中的感测单元的自动配置方 法的第二实施例的示意性流程图。
具体实施例方式
图1示出了作为根据本发明的储罐计量系统的典型应用领域的 例子的储罐场1。
在图1中，举例来说，三个储罐2a-c的每一个被示出配有储罐 计量系统，该储罐计量系统包括在这里被示出为分立控制单元3a-c 的控制器、基于微波的液位计量单元4a-c以及温度感测单元5a-c。储 罐计量系统通过外部系统总线6与主计算机7连接，主计算机7被配 置成控制包含在储罐2a-c中的产品的液位和其它参数。
参照图2，现在描述根据本发明的储罐计量系统20。
在图2中，示出了包含产品21并配有根据本发明的储罐计量系 统20的储罐22。这里，温度感测单元23、基于微波的液位计量单元 24、压力感测单元25、显示单元26、和用于将为传统4-20 mA系统 配置的附加感测单元与储罐计量系统20连接的集线器27通过双线本 质安全总线28与控制器29连接。控制器29与外部控制系统31连接。 与双线本质安全总线28连接的所有单元23-27经由总线28供电。储 罐计量系统通过电力线30接收外部电力。
通常，控制器29封装在防爆外壳中，从而使它适合用在储罐22 附近的危险区内。
在图3中，示出了根据本发明优选实施例的储罐计量系统40的 功能方块图。这里，包括基于微波的液位计量单元和温度计量单元的 三个感测单元41a-c经由本质安全双线总线42并联，经由内部接口44与控制器43连接。总线42适当地端接于端接电路45。控制器43 进一步具有外部接口 46，用于将储罐计量系统40与根据在这里以三 种不同配置的形式例示的各种通信配置47a-c之一操作的外部控制系 统连接。
控制器43另外包括能够输送本质安全电力的电源49、为管理外 部接口上的通信而配置的处理电路50、和存储器51。
通过电力线48接收外部电力的电源49具有如示意性地例示在图 4中的大致长方形输出特性。通过这种输出特性，在仍然实现对本质 安全电力的要求的同时，可以将足够量的电力供应给感测单元41a-c。
如图4所示，电源49能够输送最大电压Uo和最大电流I(j。
电源49能够适当地将大于1.5 W的本质安全电力供应给包含在 储罐计量系统中的感测单元。
两种不同通信配置可以在通信协议方面以及在诸如连线、信令电 平等的物理参数方面不同。而且，应该明白，根据本发明的储罐计量 系统可以与数量比这里所示的那些通信配置47a-c多得多的不同通信 配置连接。
为了能够在各种通信配置47a-c上通信，使控制器43中的处理 电路50适用于模拟这些通信配置的每一个。为了管理与各种通信配 置的物理连接，使控制器适用于能够经由适配器板(未示出)连接。
图5示出了例示根据本发明的感测产品参数的方法的示意性流程图。
在第一步骤60和61中，提供基于微波的液位计量单元和控制器。 在随后的步骤62中，通过本质安全双线总线来连接基于微波的液位 计量单元和控制器，所述本质安全双线总线在随后的步骤63中，用 于将有关感测的产品液位的测量信号从基于微波的液位计量单元发 送到控制器，并将本质安全电力从控制器供应到基于微波的液位计量 单元。
自动配置
现在参照图3,通常需要配置与本质安全双线总线42连接的感测单元41a-c。如果系统本身能够自动配置，则会给储罐计量系统40 的用户带来极大好处。图6和7示意性地示出了自动配置根据本发明 优选实施例的储罐计量系统40的方法的两个实施例。
根据如图6所示的第一实施例，在第一步骤70中，处理电路50 经由内部接口 44接收标识第一感测单元的第一ID码IDi。在随后的 步骤71中，从存储在存储器51中的数据库中获取与第一 ID码IDi 相对应的配置数据CDi。在随后的步骤72中，经由内部接口44，在 总线42上将这个配置数据CDi发送到第一感测单元41a。在接收到 适当配置数据CD!之后，现在为当前实现配置第一感测单元41a。对 于发生变化的配置，可以经由内部和/或外部接口将与感测单元41a-c 相对应的新配置数据下载到存储器51中。
根据如图7所示的第二实施例，在步骤80中，将新的第一感测 单元41a加入储罐计量系统。在随后的步骤81中，处理电路50通过 内部接口 44接收标识第一感测单元41a的第一ID码IDh在随后的 步骤82中，从存储在存储器51中的数据库中获取与第一 ID码IDi 相对应的配置数据CD" C2，3和T。这里，CD!是有关第一感测单元 41a的配置的数据，C2，3是描述第一感测单元41a与第二和第三感测 单元41b-c之间的连接的数据，以及T是描述第一感测单元41a、第 二和第三感测单元41b-c各自与控制器43之间的信息流的数据。在随 后的步骤83中，通过内部接口 44，在总线42上将这个配置数据CDp Cw和T的所选部分发送到第一、第二和第三感测单元41a-c。在接收 到适当配置数据CDp Q，3和T之后，现在为当前实现配置储罐计量 系统40。对于发生变化的配置，可以经由内部和/或外部接口将与感 测单元41a-c相对应的新配置数据下载到存储器51中。
本领域的普通技术人员应该认识到，本发明决不会局限于上述的 优选实施例。相反，可以在所附权利要求书的范围内作出许多修改和 改变。例如，像在可运输容器上和在加工工业应用中那样，可以存在 几个其它应用领域。而且，当然可以使用数量比本描述中多或少的感 测单元。另外，外部协议可以与内部协议相同。此外，有迹象表明，可以通过与双线总线是否提供任何本质安全 电力无关地经由不同的双线连接将电力传送给基于微波的液位计量 单元、与控制器中是否存在电源无关地进一步将电源安排在基于微波 的液位计量单元、以及保持系统中基于微波的液位计量单元与任何进 一步的计量单元之间的本质安全双线总线，来实现与所要求发明有关 的另一种有利和创新的解决方案，其中，系统中的每个电源可以具有 或可以不具有大致长方形的输出特性。
术语"感测单元"和"计量单元"在本发明的上下文中一般应该认 为具有相同的含义。例如，在可应用的场合，第一感测单元应该理解 为基于微波的液位计量单元，以及第二感测单元应该理解为温度计量 单元。可以配置第三感测单元来感测的进一步参量包括质量、水交界 液位、和气压。
在根据本发明的储罐计量系统中，控制器的处理电路可以进一 步 配置成根据来自所述基于微波的液位计量单元、所述温度感测单元、 和可能进一步的感测单元的输入，来建立包括液体温度、蒸汽温度、 液体密度、局部压力、和污染存在的诊断参量。
权利要求
1. 一种用于感测包含在储罐中的产品的产品参数的储罐计量系统，包含基于微波的液位计量单元，配置成通过微波能量的反射来感测储罐中的所述产品的液位；温度计量单元，配置成感测储罐中的所述产品的温度；控制器，包括适用于使能所述储罐计量系统与外部控制系统之间的通信的外部接口；为管理所述外部接口上的通信而配置的处理电路；和配置成将本质安全电力供应给所述计量单元的电源，所述电源具有大致长方形的输出特性；以及连接所述控制器和所述计量单元的本质安全双线总线，其中，所述双线总线可用于将有关感测的产品参数的测量信号从所述计量单元发送到控制器，并将本质安全电力从所述控制器供应到计量单元。
2. 根据权利要求1所述的储罐计量系统，其中，所述电源封装 在防爆外壳中。
3. 根据权利要求l-2的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述计量单元的至少一个包含容错增强装置，以便使安全渗透到储罐 的内部。
4. 根据权利要求l-3的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述电源被配置成供应至少1.5 W的本质安全电力。
5. 根据权利要求1-4的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述处理电路进一步配置成处理从所述计量单元的至少一个获得的 数据。
6. 根据权利要求l-5的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述本质安全双线总线被配置成使得能够以大于5千位/秒的速率进 行数字通信。
7. 根据权利要求l-6的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述速率大于25千位/秒。
8. 根据权利要求l-7的任何一项所述的储罐计量系统，其中，所述基于微波的液位计量单元适用于发送连续信号，以及其中，所述 基于微波的液位计量单元包含适用于根据接收的回波信号与基准信 号之间的相位差来确定储罐液位的处理电路。
9. 根据权利要求1-8的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述基于微波的液位计量单元适用于发送脉冲信号，以及其中，所述 基于微波的液位计量单元包含适用于根据发送脉冲信号与接收所述 信号的回波之间的时间来确定填充液位的处理电路。
10. 根据权利要求1 一 9的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述通信管理包括在外部通信协议与内部通信协议之间转换信号。
11. 根据权利要求1 - 10的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述通信管理包括在多个外部通信协议的每一个与内部通信协议之 间转换信号。
12. 根据权利要求10或11所述的储罐计量系统，其中，所述内 部通信协议符合Fieldbus Hl。
13. 根据权利要求1 - 12的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述控制器是为多个外部接口的每一个配置的，每个外部接口适用于 经由相应外部通信链路将所述储罐计量系统与所述控制系统连接。
14. 根据权利要求1 - 13的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述处理电路进一步适用于识别并自动配置第一和第二感测单元的 至少一个。
15. 根据权利要求14所述的储罐计量系统，其中，所述自动配 置包括配置所述第一和第二感测单元之间的功能连接。
16. 根据权利要求14或15所述的储罐计量系统，其中，所述自 动配置包括配置所述第一和第二感测单元的所述至少一个与控制器 之间以及所述第 一和第二感测单元之间的信息流。
17. 根据权利要求14-16的任何一项所述的储罐计量系统，其中，所述控制器进一步包含配置成存储所述第一和第二感测单元的至少一个的ID和配置数据的存储器。
18. 根据权利要求1 — 17的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述基于微波的液位计量单元包含向储罐中的产品的表面发送测量信号的发送器； 从储罐接收回波信号的接收器；和根据所述回波信号来确定储罐中的所述产品的液位的处理电路。
19. 根据权利要求1 - 18的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述储罐计量系统进一步至少包含配置成感测第三产品参数的第三 感领'J单元。
20. 根据权利要求19所述的储罐计量系统，其中，所述第三感 测单元被配置成感测温度、压力、流量、密度、pH、传导率和粘度的 至少一个或它们的组合。
21. 根据权利要求1-20的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述控制器的处理电路进一步配置成根据来自所述基于微波的液位 计量单元、所述温度感测单元、和可能进一步的感测单元的输入，来 建立包括液体温度、蒸汽温度、液体密度、局部压力、和污染存在的 诊断参量。
22. 根据权利要求1 - 21的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述控制器进一步配置成将所述储罐计量系统与外部控制系统之间 的通信限制为仅是所述双线总线上的通信的子集。
23. —种构成根据权利要求1 - 22的任何一项所述的储罐计量系 统中的计量单元或感测单元的计量单元，其中，所述计量单元包含存 储计量单元ID的计量单元存储器，以及其中，所述计量单元被安排 成将所述计量单元ID传送到控制器，以便与存储在控制器的存储器 中的计量单元ID相比较。
24. 根据权利要求1-22的任何一项所述的储罐计量系统中的计 量单元的使用，其中，所述计量单元包含存储计量单元ID的计量单 元存储器，以及其中，所述计量单元被安排成将所述计量单元ID传送到控制器，以便与存储在控制器的存储器中的计量单元ID相比较。
25. —种用于感测包含在储罐中的产品的产品参数的储罐计量系 统，包含基于微波的液位计量单元，配置成通过微波能量的反射来感测储 罐中的所述产品的液位；温度计量单元，配置成感测储罐中的所述产品的温度； 控制器，包括适用于使能所述储罐计量系统与外部控制系统之间的通信 的外部接口；为管理所述外部接口上的通信而配置的处理电路；和 封装在防爆外壳中并配置成将本质安全电力供应给所述计量单元的电源，所述电源被配置成供应至少1.5 W的本质安全电力；以及连接所述控制器和所述计量单元的本质安全双线总线，其中，所 述双线总线可用于将有关感测的产品参数的测量信号从所述计量单 元发送到控制器，并用于将本质安全电力从所述控制器供应到计量单 元。
26. 根据权利要求25所述的储罐计量系统，其中，所述电源封 装在防爆外壳中。
27. 根据权利要求2S-26的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，所述温度计量单元包含容错增强装置，以便使能安全渗透到储罐 的内部。
28. 根据权利要求25或27所述的储罐计量系统，其中，所述处 理电路进一步配置成处理从所述计量单元的至少一个获得的数据。
29. 根据权利要求25-28的任何一项所迷的储罐计量系统，其 中，所述本质安全双线总线被配置成使得能够以大于5千位/秒的速率 进行数字通信。
30. 根据权利要求29所述的储罐计量系统，其中，所述速率大 于25千位/秒。
31. 根据权利要求25-30的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，所述基于微波的液位计量单元适用于发送连续信号，以及其中， 所述基于微波的液位计量单元包含适用于根据接收的回波信号与基 准信号之间的相位差来确定储罐液位的处理电路。
32. 根据权利要求25-31的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，所述基于微波的液位计量单元适用于发送脉冲信号，以及其中， 所述基于微波的液位计量单元包含适用于根据发送脉冲信号与接收 所述信号的回波之间的时间来确定填充液位的处理电路。
33. 根据权利要求25-32的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，所述通信管理包括在外部通信协议与内部通信协议之间转换信号。
34. 根据权利要求33所述的储罐计量系统，其中，所述通信管 理包括在多个外部通信协议的每一个与内部通信协议之间转换信号。
35. 根据权利要求33或34所述的储罐计量系统，其中，所述内 部通信协i义符合Fieldbus Hl。
36. 根据权利要求25-35的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，所述控制器是为多个外部接口的每一个配置的，每个外部接口适 用于经由相应外部通信链路将所述储罐计量系统与所述控制系统连 接。
37. 根据权利要求25-36的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，所述处理电路进一步适用于识别和自动配置第一和第二感测单元 的至少一个。
38. 根据权利要求37所述的储罐计量系统，其中，所述自动配 置包括配置所述第一和第二感测单元之间的功能连接。
39. 根据权利要求38所述的储罐计量系统，其中，所述自动配 置包括配置所述第一和第二感测单元的所述至少一个与控制器之间 以及所述第 一和第二感测单元之间的信息流。
40. 根据权利要求37-39的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，所述控制器进一步包含配置成存储所述第一和第二感测单元的至少一个的ID和配置数据的存储器。
41. 根据权利要求25-40的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，基于微波的液位计量单元包含向储罐中的产品的表面发送测量信号的发送器； 从储罐接收回波信号的接收器；和根据所述回波信号来确定储罐中的所述产品的液位的处理电路。
42. 根据权利要求25-41的任何一项所述的储罐计量系统，其 中，所述储罐计量系统进一步至少包含配置成感测第三产品参数的第 三感测单元。
43. 根据权利要求42所述的储罐计量系统，其中，所述第三感 测单元被配置成感测温度、压力、流量、密度、pH、传导率和粘度的 至少一个或它们的组合。
44. 根据权利要求1 - 43的任何一项所述的储罐计量系统，其中， 所述控制器的处理电路进一步配置成根据来自所述基于微波的液位 计量单元、所述温度感测单元、和可能进一步的感测单元的输入，来 建立包括液体温度、蒸汽温度、液体密度、局部压力、和污染存在的 诊断参量。
45. 根据权利要求1 - 44的任何一项所迷的储罐计量系统，其中， 所述控制器进一步配置成将所述储罐计量系统与外部控制系统之间 的通信限制为仅是所述双线总线上的通信的子集。
46. —种构成根据权利要求1-45的任何一项所述的储罐计量系 统中的计量单元或感测单元的计量单元，其中，所述计量单元包含存 储计量单元ID的计量单元存储器，以及其中，所述计量单元被安排 成将所述计量单元ID传送到控制器，以便与存储在控制器的存储器 中的计量单元ID相比较。
47. 根据权利要求1-45的任何一项所述的储罐计量系统中的计 量单元的使用，其中，所述计量单元包含存储计量单元ID的计量单 元存储器，以及其中，所述计量单元被安排成将所述计量单元ID传 送到控制器，以便与存储在控制器的存储器中的计量单元ID相比较。
48. —种用于感测包含在储罐中的产品的产品参数的方法，包含 如下步骤提供配置成通过微波能量的反射来感测储罐中的所述产品的液 位的基于微波的液位计量单元；提供适用于使能与外部控制系统的通信的控制器；通过本质安全双线总线来连接所述基于微波的液位计量单元和 所述控制器；以及将双线总线用于将有关感测的所述产品液位的测量信号从基于 微波的液位计量单元发送到控制器，并用于将本质安全电力从所述控 制器供应到基于微波的液位计量单元，其中，所述本质安全电力是根据大致长方形的输出特性提供的。
49. 根据权利要求48所述的方法，其中，提供至少1.5W的本 质安全电力。
50. 根据权利要求48或49所述的方法，进一步包含如下步骤 提供配置成感测附加产品参数的至少一个附加感测单元。
51. 根据权利要求48-50的任何一项所述的方法，其中，基于 微波的液位计量单元被配置成通过如下子步骤，通过微波能量的反射 来感测储罐中的所述产品的液位向填充材料的表面发送测量信号； 从储罐接收回波信号；和根据所述接收的回波信号来计算储罐中的所述产品的液位。
52. 根据权利要求48-51的任何一项所述的方法，其中，连续 地发送所述测量信号，以及其中，根据接收的回波信号与基准信号之 间的相位差来确定储罐中的所述产品的液位。
53. 根据权利要求48-52的任何一项所述的方法，其中，脉冲 地发送所述测量信号，以及其中，根据发送脉冲信号与接收所述信号 的回波之间的时间来确定储罐中的产品的液位。
54. 根据权利要求48 -53的任何一项所述的方法，进一步包含 如下步骤将储罐计量系统与所述外部控制系统连接；和 在外部通信协议与内部通信协议之间转换信号。
55. 根据权利要求48-54的任何一项所述的方法，其中，所述控制器适用于通过如下子步骤来识别和自动配置所述感测单元的至 少一个从所述感测单元的至少一个接收所述感测单元的ID; 从数据库中获取与所述接收的ID相对应的配置数据；和 利用所述配置数据来配置所述至少一个感测单元。
56. 根据权利要求55所述的方法，其中，所述数据库存储在包 含在所述控制器中的存储器中。
57. 根据权利要求48-56的任何一项所述的方法，其中，所述 控制器的处理电路根据来自所述基于微波的液位计量单元、所述温度 感测单元、和可能进一步的感测单元的输入，来建立包括液体温度、 蒸汽温度、液体密度、局部压力、和污染存在的诊断参量。
58. 根据权利要求48-57的任何一项所述的方法，其中，所述 控制器将所述储罐计量系统与外部控制系统之间的通信限制为仅是 所述双线总线上的通信的子集。
59. 根据权利要求48-58的任何一项所述的方法，包含 将计量单元ID存储在所迷控制器的存储器中； 将计量单元ID存储在计量单元的存储器中； 将计量单元ID从所述计量单元传送到所述控制器；以及 在所述控制器中将传送的计量单元ID与存储在控制器的所述存储器中的计量单元ID相比较。
60. —种用于感测包含在储罐中的产品的产品参数的储罐计量系 统，包含基于微波的液位计量单元，配置成通过微波能量的反射来感测储 罐中的所述产品的液位；至少一个附加计量单元，配置成感测至少一个附加产品参数； 控制器，包括适用于使能所述储罐计量系统与外部控制系统之间的通信 的外部接口；为管理所述外部接口上的通信而配置的处理电路；和 配置成将本质安全电力供应给所述计量单元的电源，所述 电源具有大致长方形的输出特性；以及连接所述控制器和所述计量单元的本质安全双线总线，其中，所 述双线总线可用于将有关感测的产品参数的测量信号从所述计量单 元发送到控制器，并用于将本质安全电力从所述控制器供应到计量单 元，其中，所述基于微波的液位计量单元至少包括第一和第二测量信 道，每个测量信道具有用于向储罐中的所述产品发送微波能量的发送 器和用于接收反射的微波能量的接收器，其中，用在所述第一测量信 道中的微波可与用在所述第二测量信道中的微波区别开。
全文摘要
本发明公开了一种用于感测包含在储罐中的产品的产品参数的储罐计量系统。该系统包含基于微波的液位计量单元和温度计量单元。系统的控制器包括适用于储罐计量系统与外部控制系统之间的通信的外部接口；为管理外部接口上的通信而配置的处理电路；以及配置成将本质安全电力供应给计量单元的电源，其中，所述电源具有改进的输出特性。并且，提供了连接控制器和计量单元的本质安全双线总线，其中，所述双线总线可用于将有关感测的产品参数的测量信号从计量单元发送到控制器，并用于将本质安全电力从控制器供应到计量单元。
文档编号G01S13/88GK101287971SQ200680038016
公开日2008年10月15日 申请日期2006年10月13日 优先权日2005年10月14日
发明者K·阿道夫松, L·O·拉森, L·哈格, O·爱德沃森 申请人:罗斯蒙特雷达液位股份公司