现场装置和用于替换现场装置中的传感器的方法与流程

本发明涉及被配置成确定过程变量的现场装置以及用于替换现场装置中的传感器的方法。特别地，本发明旨在简化雷达物位计系统中的传感器的替换。

背景技术：

1、现场装置通常用于工业中，以测量各种过程变量(例如，压力、温度、流量或物品物位)。特别地，雷达物位计系统是现场装置的示例，其可以用于测量诸如过程流体、粒状化合物或其他材料的物品的物位。

2、雷达物位计(rlg)系统广泛用于确定罐中容纳的物品的填充物位。雷达物位计量通常通过非接触式测量或者通过接触式测量(通常称为导波雷达(gwr))来执行，通过非接触式测量，电磁信号朝向罐中容纳的物品辐射，通过接触式测量，由用作波导的探头朝向物品引导电磁信号并且将电磁信号引导到物品中。探头通常被布置成从罐的顶部朝向罐的底部竖直地延伸。

3、所发射的电磁信号在物品的表面处被反射，并且反射信号被包括在雷达物位计中的接收器或收发器接收。基于发射信号和反射信号，可以确定到物品的表面的距离。更具体地，通常基于电磁信号的发射与电磁信号在罐中的环境与容纳在其中的物品之间的界面中的反射的接收之间的时间来确定到物品的表面的距离。为了确定物品的实际填充物位，基于以上提及的时间(所谓的飞行时间)和电磁信号的传播速度来确定从参考位置到表面的距离。

4、一般的现场装置并且特别是雷达物位计系统很多时候在危险环境和根据现有工业标准被特别分类为危险区域的区域中使用。在这样的应用中，系统的更换和维护既复杂又危险。例如，石油工业中使用的雷达物位计系统通常需要达到ex等级，这又限制了系统的维修和维护。

5、因此，需要简化雷达物位计系统的安装、维修和维护，并且特别是在危险环境中使用这样的系统的应用中。

技术实现思路

1、鉴于以上提及的问题，本发明的目的是提供用于对可能位于危险区域中的现场装置中的传感器的替换进行简化的方法和系统。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种用于在被配置成确定过程变量的现场装置系统(100)中用第二传感器替换第一传感器的方法，第一传感器和第二传感器中的每一个都设置有近场通信nfc功能。所述方法包括：将第二传感器连接至启动装置(initiationdevice)，并且基于对第一传感器进行唯一标识的信息来启动第二传感器；将第二传感器从启动装置断开连接；将第二传感器放置在第一传感器附近，使得能够进行nfc通信；在第一传感器连接至外部电源并且第二传感器未连接至电源的情况下，经由nfc将第一传感器通信地连接至第二传感器，并且将设置从第一传感器传输至第二传感器；用第二传感器替换现场装置系统的第一传感器；将第一传感器连接至启动装置；以及将确认设置从第一传感器到第二传感器的传输已经完成的验证从第一传感器传输至启动装置。

3、“现场装置”应当被理解为包括确定过程变量并将指示该过程变量的测量信号传送至远程位置的任何装置。现场装置的示例包括用于确定诸如填充物位、温度、压力、流体流量等的过程变量的装置。

4、本发明基于这样的认识，即通过向现场装置系统中的传感器提供nfc功能，可以通过在远程位置处执行替代传感器的启动来显著地简化传感器替换，并且其中，替代传感器与待替换传感器之间的所有通信经由nfc发生。近场通信(nfc)是用于典型范围约为10cm的装置之间的近距离通信的公认标准。所要求保护的发明的附加优点是，第二传感器可以从第一传感器接收信息，而不必连接至外部电源。第一传感器连接至电源，并且因此nfc通信可以由第一传感器供电。

5、根据本发明的一个实施方式，在远离现场装置系统的位置处执行将第一传感器和第二传感器连接至启动装置。特别地，该远离的位置被有利地分类为非危险区域。

6、存在将区域定义为危险区域的若干现有的工业标准，例如与存在爆炸或火灾风险的区域相关的ex分类。用于危险区域的分类的示例包括欧盟的atex指令(2014/34/eu)，其规定了欧盟内的ex设备、区域和标签要求的标准。另一种分类系统使用“区域”系统，其中区域的分类基于国家电气规范(nec)第500条。

7、借助于所描述的方法，可以在不使用附加电源的情况下替换被布置在危险区域中的第一传感器。以对第一传感器所位于的特定环境安全的方式向第一传感器提供电力。然而，在替换传感器的常规方式中，首先安装第二传感器，即替代传感器，然后启动和初始化，其中，一旦被安装，诸如膝上型计算机或专用安装装置的外部装置可能必须连接至第二传感器。这样的外部装置将必须满足危险区域的要求。因此，所要求保护的方法既简化了传感器的替换，因为不需要在传感器的位置处操作外部装置，又提高了操作者的安全性，因为唯一需要的电源是已经就位的“安全”电源。

8、由于第二传感器可以经由nfc被动通信，因此它不充当点火源，对于需要内置或外部电源进行通信的装置可能会有这种情况。

9、根据本发明的一个实施方式，通过nfc来完成将第一传感器和第二传感器连接至启动装置，其中，启动装置被配置成向第一传感器和/或第二传感器提供电力。与启动装置的通信有利地通过nfc来执行，这意味着第二传感器的初始启动和第一传感器随后的确认都可以通过任何支持nfc的装置来执行，例如配备有nfc读取器的智能手机、平板电脑、膝上型计算机或pc。

10、根据本发明的一个实施方式，第二传感器被配置成经由nfc从第一传感器接收电力，并存储从第一传感器传输至第二传感器的设置。由此，第二传感器可以直接被配置有第一传感器的最新设置，以便准备好在安装后直接操作。

11、根据本发明的一个实施方式，对第一传感器进行唯一标识的信息是第一传感器的序列号。然后，第二传感器可以从例如本地数据库和/或远程服务器上或云资源中的存储装置接收定义该特定传感器的属性的信息。

12、根据本发明的一个实施方式，第一传感器和第二传感器中的每一个包括对用于nfc的频率电磁透明的相应窗口。现场装置很多时候被布置在保护外壳中，保护外壳可以是金属的以用于机械保护，也用于保护敏感的测量电路免受干扰。然而，所描述的现场装置系统中的传感器有利地配备有允许与位于外壳内的nfc电路进行nfc通信的窗口。nfc以13.56mhz的频率工作，并且对该频率透明的窗口可以例如由塑料等制成。

13、根据本发明的一个实施方式，从第一传感器传输至第二传感器的设置包括由第一传感器执行的测量的测量结果。测量可以是由第一传感器执行的最新测量的结果，并且也可以提供描述被测量的过程变量的行为的多个测量结果。

14、根据本发明的一个实施方式，该方法还包括：在用第二传感器替换第一传感器的步骤之后：由第二传感器使用从第一传感器传输至第二传感器的设置执行测量；以及经由nfc将无错误地执行了测量的确认从第二传感器传输至第一传感器。由此，可以验证：第二传感器的启动是正确的，任何传感器设置已经从第一传感器正确地传输至第二传感器，以及第二传感器在安装之后正确地操作。

15、根据本发明的一个实施方式，该方法还包括将无错误地执行了测量的确认从第二传感器传输至启动装置。传输测量是正确的确认以及然后建立设置从第一传感器到第二传感器的传输已完成所需的部分或全部确认。

16、根据本发明的第二方面，提供了一种现场装置布置，包括：设置有近场通信nfc功能的第一传感器；设置有近场通信nfc功能的第二传感器；以及启动装置，其包括使得能够连接至第一传感器和第二传感器中的每一个的接口，其中，启动装置被配置成：基于对第一传感器进行唯一标识的信息来启动第二传感器，并且通过接收来自第一传感器的验证来验证设置从第一传感器到第二传感器的传输，其中，第一传感器被配置成经由nfc将设置传输至第二传感器，并且其中，第二传感器被配置成在未连接至电源的情况下从第一传感器接收设置，并且经由nfc将设置的传输已经完成的验证传输至第一传感器。

17、此外，第一传感器和第二传感器中的每一个可以包括对用于nfc的频率(即13.56mhz)电磁透明的相应窗口。在传感器外壳由塑料制成的应用中，不需要特定的窗口。然而，对于具有金属外壳的传感器，需要窗口来与位于外壳内的nfc电路进行通信。也可以将nfc电路布置在电磁屏蔽的外壳的外部，或者布置在外壳本身的外部，或者布置在外壳的单独部分中。

18、根据示例实施方式，第一传感器位于被分类为危险区域的区域中，并且启动装置位于被分类为非危险区域的区域中。由此可以在安全环境中启动第二传感器，并且可以使在危险区域中替换第一传感器所需的操作最小化。

19、本发明的第二方面的其他效果和特征在很大程度上类似于以上结合本发明的第一方面所描述的那些效果和特征。

20、在研究所附权利要求和以下描述时，本发明的其他特征和优点将变得明显。技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将本发明的不同特征进行组合以创建除了在下面描述的那些实施方式之外的实施方式。