[发明专利]具有大量智能传感器的过程自动化系统以及用于标定传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有大量智能传感器的过程自动化系统，以及一种用于标定智能传感器的方法，其中每一传感器用于确定或监控介质的一个物理或化学过程变量。常用的现场设备包括：传感元件，其提供与待确定或监控的过程变量的值相对应的测量信号；和变送器，其控制传感器的测量并且处理及分析由传感器提供的测量信号。

背景技术

物理或化学过程变量可以例如是介质的pH值、电导率、浊度、成分浓度、介质的物位、压力、温度、密度、粘度或体积或质量流量。可以从Endress+Hauser公司集团得到大量不同的适用于确定相应过程变量的测量仪表。

DE 102 18 606 A1公开了一种现场设备，其具有电位传感器(特别是pH传感器或氧化还原传感器)和变送器，其中一部分智能以微控制器的形式从变送器移至传感器中。微控制器的任务是获取测量结果、监控多种相关参数、以及通过接口同变送器通信。电位传感器包括：基本传感器或传感元件，其检测介质的pH值或氧化还原电位；和接口，依赖于电位变量的测量信号通过该接口发送至与传感器相连的变送器。另外，数字数据存储器与基本传感器牢固连接；传感器特定的数据(特别是设备数据、过程数据和历史数据)存储在数据存储器中并且因而与传感器不可分离地耦合。由此，一方面可以在为了每一测量目的而在过程中的使用位置使用传感器之前预标定传感器；另一方面传感器可以毫无问题地连接至另一变送器，而不必一定重新标定。

DE 102 18 606 A1中描述的传感器由两个可松开地彼此连接的部件构成：插头，基本传感器和数据存储器利用该插头而不可分离地相连；和插塞联接器或传感器电缆，传感器经与变送器耦合。插头和插塞联接器之间的双向数字数据传输通过电感耦合接口而无接触地进行。通过非接触电感接口的能量传输是从变送器到传感器单向的。可以从申请人处以MEMOSENS商标得到相应的电位传感器。应当注意，Memosens技术不仅可应用于电化学传感器；它原则上还可以应用于任何用于确定和监控不同过程变量的传感器。

WO 00/077592A2公开了一种带有智能现场控制设备的控制系统，其由传感器和变送器构成，该控制系统提供用于运行Java字节代码的虚拟机环境。通信通过以太网进行。用于控制各个现场控制设备的软件存储在虚拟机中。

已知技术方案的一个缺点是，在线控制现场控制设备需要较高的硬件开销。在传感器中直接提供用于控制现场控制设备的接口，从而现场设备只限于在控制系统内的相应位置本地使用。通过网络服务器访问现场控制设备，这个网络服务器直接集成在系统中。进一步，各个现场控制设备集成在现场总线中；现场总线通过控制器连接至以太网。

由于必须对于虚拟机中的每一单独的现场控制设备实现控制软件，已知的系统非常复杂。另外，正如已经提到的，属于各个现场控制设备的传感器只限于应用于限定的现场总线中。不可能在之后更换网络或变送器，而这例如在传感器必须被从过程移走并在实验室中得到标定时是必需的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种包括大量智能传感器的系统以及一种用于标定智能传感器的方法，其中可以通过现存的通信系统全球访问传感器。特别地，无论传感器是在测量操作中位于过程中还是为了标定而处于实验室中，传感器的数据都可以被全球使用而无需额外开销。

通过以下方式实现发明目的：每一智能传感器各自具有一个初级侧插塞连接件和一个带有传感元件的次级侧插塞连接件，其中两个插塞连接件之间的能量供应和数据通信通过可释放的插塞联接器实现。另外，为每一传感器分配一个网络服务接口，传感器通过该接口可以连接至任何用户网络，该网络可以是广域网WAN或局域网LAN。另外，提供控制单元或服务器，其提供至少一个用于生成虚拟变送器的软件，其中虚拟变送器和传感器之间的通信通过网络服务接口进行。在本发明的技术方案中省去了迄今必需的物理变送器。术语“网络服务接口”应当理解为用于访问虚拟变送器的接口。然而，也可以在传感器上实现独立于制造者的网络服务接口，以创建开放系统。

传感器优选地是电化学传感器，然而，根据本发明，所有可能的传感器类型都可以集成在本发明的系统中。广域网优选地是因特网，而局域网例如是快速以太网，其能够快速实现以太网标准。

通过本发明的技术方案，可以在全球使用传感器并且因而访问传感器，而与传感器是否被通过PC或传统的变送器在公司内部LAN或WAN网络中编址无关。通过网络服务接口和所配属的IP地址，传感器可例如为了标定或查询而被直接寻址及达到。