测量设备装置的检查、相应的测量设备装置和检查装置

摘要

测量设备装置的检查、相应的测量设备装置和检查装置。描述和示出了一种用于检查测量设备装置（1）的方法，其中测量设备装置（1）包括测量设备（2），该测量设备（2）从确定测量参数出发生成可从截取位置（3）作为截取信号截取的输出信号。本发明所基于的任务是，说明一种用于监视测量设备装置的方法，该方法描述了在不中断测量或测量值的传送情况下的内联检查。在所讨论的方法中，该任务通过如下方式来解决：作用于测量设备（2），使得测量设备（2）生成测试信号作为输出信号，并且将输出信号和/或依赖于其的信号影响为使得截取信号是可预先给定的调整信号。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检查包括至少一个测量设备的测量设备装置的方法。在此，该测量设备从确定至少一个测量参数出发生成至少一个可从截取位置作为截取信号被截取的输出信号。本发明还涉及一种具有至少一个测量设备和截取位置的测量设备装置。此外，本发明涉及一种用于检查测量设备装置的检查装置。

背景技术

在现代的过程自动化中，过程的控制或调节的安全性以及为此使用的现场设备（例如用于确定和/或监视测量或过程参数的传感器、或者用于控制或调节过程的执行器）的可靠性具有高的和增长的重要性。尤其是在安全关键的应用中需要测量或显示设备生成正确的、即与所监视的状态相适应的输出信号并且在下级或上级单元中正确地处理这些输出信号。

因此，为了能够做出关于过程自动化的设备的可靠性或安全性的声明，执行各个部件或整个设备的功能测试或检验。一种可能性在于，起动被现场设备监视并例如还被控制的系统的不同状态，并且分析由测量设备生成的信号。因此例如其中介质的料位应被监视的储罐在功能检查期间被填充或被排空。一方面，这部分地是成本非常高的。另一方面，不总是可能或有时必须甚至防止要监视的系统的特殊状态存在。如果例如强制性地需要识别或防止用危险物质装满容器，则该状态不能以测试方式被起动。因此，在测试时优选地通过例如将相应信号馈入到现场设备中来模拟状态或测量参数的与之联系的值的存在。

WO 2010/006897 A1描述了一种用于检验现场设备的方法并且在此处理的问题是，在测量设备的功能测试期间生成的输出信号未反映真实测量值。因此，在测量参数具有固定和已知值的时间段中执行测量设备的测试。这优选地在也对测量设备的下级单元或整个设备进行测试的时间进行。也就是将不需要进行测量的时间段用于测试，因为已知测量参数不改变或者因为不进行由对上级单元的测试引起的对测量信号的实际分析。其缺点是，内联测量、即过程运行期间的测量是不可能的，因为为了检查实际测量被停止或中断。

在US 5,481,200中，监视与双导线电流回路连接的现场设备的输出端，其方式是通过在电流回路中连接两个不同电流来确定回路电阻。据此应识别现场设备或特别是信号输出端的故障。其缺点是，通过连接不同电流不能进行与测量值相关的电流值的传输，也就是说，实际测量值的输出停止。

在US 2011/0148431 A1中描述了可以如何作为例如测量设备的一部分来监视电流转换器。为此向电流转换器的输入端提供测试信号并且将输出信号与额定信号相比较。其缺点是，同样造成了阻碍要测试对象运转的测试状态。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是，说明一种用于监视测量设备装置的方法——以及除了相应的测量设备装置以外还说明一种检查装置，所述方法描述了在不中断测量或测量值的传送情况下的内联检查。

解决之前导出和示出的任务的根据本发明的方法首先以及基本上由下列步骤来表征：在一个步骤中作用于测量设备，使得测量设备生成测试信号作为输出信号。在下一步骤中，将输出信号和/或依赖于其的信号影响为，使得截取信号是可预先给定的调整信号。在测量设备装置中，测量设备在正常情况下、即在不存在对测量设备的检验的情况下从要测量和/或要监视的测量参数的测量出发生成测量信号并且例如通过信号输出端输出该测量信号作为输出信号。接着，从截取位置截取输出信号并且将其作为截取信号例如传递给上级单元。

在简单情况下，测量设备将其输出信号输出到与测量设备连接的双导线线路上，从所述双导线线路又可以截取输出信号作为截取信号。在根据本发明的方法中，在检查时将测量设备操控为使得输出信号是测试信号。在此，测试信号可以是预先给定的信号，该信号例如是在存在要测量的测量参数的特定的、但是优选非当前的值时的输出信号。在另一构型中，测试信号可以是如下的信号：该信号是由测量设备从测量参数的模拟值本身出发生成或者从测量参数中导出的。在第一变型方案中，例如在检查测量设备期间直接将信号作为测试信号提供到测量设备的信号输出端，而在第二变型方案中，预先给定或模拟测量参数，并且测量设备从所模拟的测量参数中生成测试信号作为输出信号。所述变型方案的区别尤其是在于，以直至何种深度来检验测量设备：要么基本上仅仅检验信号输出的区域、要么还检验从实际测量参数中生成输出信号的部件。

此外，在根据本发明的方法中，例如作用于取得测试或输出信号的信号路径，使得在截取位置处施加又可预先给定的调整信号作为截取信号。在截取位置处，可以在正常运行中截取到截取信号，该截取信号从实际的测量信号中得出。但是在根据本发明的方法中，输出信号和/或依赖于输出信号的信号被影响为，使得截取信号是可预先给定的调整信号，该可预先给定的调整信号尤其是不同于测试信号可能被截取以作为的信号。因此，在检查测量设备时，在至少两个位置进行干预：一次是对输出信号并且一次是对输出信号的另一路径。尤其是第二干预、即对输出信号的作用允许影响测量设备到下级或上级单元的连接并且由此也确定测量设备对这些单元的作用。在根据本发明的方法中，不仅通过作用于测量设备来生成测试信号，而且还作用于测试信号作为什么信号被截取。

在根据本发明的方法的一个有利的构型中，在作用于测量设备以前和/或期间、即在检验测量设备以前和/或期间确定测量参数的当前值并且生成测量信号。在该构型中，在检验测量设备以前或甚至还在检验测量设备期间就测量测量参数并且生成相应的测量信号。在随之而来的非常有利的变型方案中规定：输出信号和/或依赖于其的信号被影响为使得截取信号基本上等于测量信号。在该构型中，作用于是测试信号的输出信号或者——例如如果输出信号经历另外的转换并且在截取位置处可以截取经转换的输出信号——作用于依赖于输出信号的信号，使得截取信号对应于测量信号。如果测试信号与实际的测量信号不同，则在根据本发明的方法中根据该构型将测试信号与测量信号之间的差异的程度校正为，使得实际的测量信号可以作为截取信号被截取并且例如还被提供给上级单元。该构型总体上允许检验测量设备，而这不导致测量或测量值的传递的中断，因此对测量设备的内联检验是可能的。

在一个可替代的构型中规定：输出信号和/或依赖于其的信号被影响为，使得截取信号在可预先给定的检查时间段期间基本上等于可预先给定的恒定值。在该变型方案中，截取信号具有可预先给定的恒定值。

一个构型在于，通过控制元件来影响输出信号和/或依赖于其的信号。 在一个构型中，该控制元件是基本上由电阻表征的组件。对此的示例是电阻元件。在此，为了影响输出信号和/或依赖于该输出信号的信号，例如改变施加在控制元件处的电压。根据控制元件的电阻值，分别得出电流，所述电流——尤其是通过接线的类型和控制元件在截取位置以前的布置——相应地影响截取信号。

根据本发明的另一教导，之前导出并示出的任务在开头提到的测量设备装置的情况下通过如下方式来解决：设置至少一个控制元件，并且可从截取位置截取的截取信号依赖于所述控制元件。根据本发明的测量装置具有：测量设备，其从确定至少一个测量参数出发生成输出信号；以及截取位置，在所述截取位置处可以截取输出信号——或者必要时又依赖于该输出信号的信号——作为截取信号。为了执行检查——尤其是根据之前所述的根据本发明的方法，测量设备优选地还具有控制输入端，通过所述控制输入端能够生成测试信号作为输出信号。附加地，在根据本发明的测量设备装置中在截取位置之前或在截取位置处设置控制元件，通过所述控制元件可以生成可预先给定的截取信号。在此情况下，可参阅关于根据本发明的方法的在此也涉及测量设备装置的上述实施方式。

在一个有利的构型中规定，控制元件是测量设备的组成部分，并且测量设备具有至少一个用于连接检查设备的插头。在该构型中，通过控制元件是测量设备的一部分、也就是说测量设备已经具有控制元件来得出紧凑的构造。尤其是在该构型中，为了检查测量设备还规定：例如检查设备从测量设备之外作用于控制元件。在此，为了接触尤其是设置相应的（检查）插头，通过所述插头，检查设备可以连接到测量设备上以用于测试。优选地，除了测量设备的运行所需要的测量设备的正常连接以外，构造用于检查设备的插头，使得对检查设备的测试或连接对测量设备的实际接触不造成影响。通过这样的插头解决方案总体上得到的巨大优点是，测量设备的测试不中断测量设备的接触并且不中断测量设备提供测量值。对测量设备执行检查总体上例如按如下方式进行：检查设备通过测量设备的插头被连接。测量设备的其他接触不受此影响。于是开始该检查，其中截取信号通过检查设备被合适地调整。接着，检查设备被再次移除，并且测量设备继续处于根据运行的状态。在测量设备中，测试信号被作为输出信号生成，并且通过控制元件来负责在截取位置处作为截取信号来截取可预先给定的调整信号。所述截取位置在此优选地在该构型中是测量设备本身的信号输出端。测量设备的特点总体上是，测量设备不仅生成输出信号，而且测量设备通过与其相关的控制元件还能够影响输出信号以用于在截取位置处进行截取。在一定程度上——在抽象观察的情况下——在测量设备本身中得出针对信号的两个彼此相继布置的输出端：一个输出端用于输出信号——该输出端仅仅是内部的——以及一个输出端作为用于截取信号的截取位置——这于是为测量设备的正常和常用的信号输出端，其中控制元件布置在测量设备中的两个“输出端”之间。

在一个可替代的构型中，测量设备具有用于输出输出信号的信号输出端，并且控制元件作为单独的组件布置在信号输出端之后。在该构型中，测量设备仅仅需要作用于输出信号的控制输入端和信号输出端。在该构型中，对输出信号的“补偿”通过外部控制元件进行，该外部控制元件在原理上可以根据现有技术连接到每个任意测量设备上。因此，该构型所具有的优点是，对实际的测量设备的要求或对现有测量设备的改造的需求保持得小。

根据本发明的另一教导，之前导出并示出的任务在开头提到的用于检查测量设备装置的检查装置的情况下通过如下方式来解决：设置至少一个检查设备和控制元件。在此，检查设备用于检查测量设备，该测量设备从确定至少一个测量参数出发生成可从截取位置处作为截取信号截取的输出信号。控制元件影响输出信号——即测试信号——和/或依赖于输出信号的信号。此外，检查设备和控制元件被构造和彼此协调为，使得通过经由控制元件调整检查设备，截取信号对应于可预先给定的调整信号。检查设备的特点在于，不仅生成了测试信号，而且测试信号的下级的“命运”受到影响并且可预先给定的截取信号被生成。

关于根据本发明方法和相应测量设备装置的上述实施方式相应地在此也适用于检查装置。根据本发明的检查装置创造了一种环境，在该环境中执行测量设备的测试，而在此不导致实际测量过程或测量数据的传输的中断，其方式是输出信号可以不直接作为截取信号被截取，而是通过该输出信号被合适地改变。通过校正测试信号，测试向外的、即对与涉及信号的测量设备毗邻的区域的影响被减小或取消。在此，检查设备具有的特点是，其不仅作用于测量设备，而且还影响了由测量设备生成的输出信号的进一步的变化曲线。为此，检查设备也可以由多个分开的单元或元件组成。

附图说明

具体地，存在许多可能性来构造和改进根据本发明的方法、根据本发明的测量设备装置和根据本发明的检查装置。对此一方面参阅从属于权利要求1和权利要求7的权利要求，另一方面参阅结合附图对实施例的以下描述。在附图中：

图1示出了根据第一变型方案的本发明测量设备装置的根据方框图基本上说明功能作用关联的示意图；

图2示出了根据第二变型方案的本发明测量设备装置的根据方框图基本上说明功能作用关联的示意图；

图3示出了图1的测量设备装置的第一实施的组成部分的示意图；

图4示出了图1的测量设备装置的第二实施的组成部分的示意图；

图5示出了图1的测量设备装置的第三实施的组成部分的示意图；

图6示出了根据第一实施的作为测量设备的磁感应流量测量设备（MID）的一部分的示意图，该磁感应流量测量设备具有用于检验测量设备的电路；

图7示出了根据第二实施的作为测量设备的MID的一部分的示意图，该MID具有用于检验测量设备的电路；以及

图8示出了本发明方法的步骤的示范性构型的示意性流程图。

具体实施方式

图1和2分别示出了测量设备装置1的不同实施例，其中这些图不是具体电路原理图意义上的图示，而是更确切地说应使得可以识别不同组成部分之间的作用关联。图3至5中所示的、根据图1的测量设备装置1的可能实现的高度示意性的组成部分将从原理上说明一些细节。图6和图7示出了用于检查作为测量设备示例的MID的部分的两个示意性电路的片段。图8中的用于检查如在图1中原理上示出的具有本发明检查装置的测量设备装置的本发明方法的实施例的进程基本上描述了步骤的流程，其中另一编组或另一相继顺序同样是可能的并且处于本发明的范围内。

图1以方框图示出了根据本发明的测量设备装置1。测量设备2在此经由控制元件4与截取位置3连接，并且具有实际的传感器元件5，所述传感器元件5在此例如是流量测量设备。传感器元件5生成依赖于测量参数——在此以介质的流量为例——的原始信号，在测量设备2中从所述原始信号中生成实际的测量信号。在检查期间，在此纯粹示意性示出的检查设备6经由控制输入端7作用于测量设备2，使得测试信号作为输出信号施加在测量设备2的信号输出端8处。在此，测试信号例如可以通过检查设备6来预先给定，或者测试信号可以是通过检查设备6分别作用于测量设备2的不同部件或功能块而得出的信号。在一个变型方案中，由检查设备6模拟测量参数的可预先给定的值，并且测试信号是然后通过在测量设备2中处理测量参数的所述值得出的相关信号。在此，测量参数的模拟值优选地不同于真实值。根据检查设备6对测量设备2的作用类型，可以测试测量设备2的不同部件或功能。测量设备2的构造成测试信号的在此可从信号输出端8截取的输出信号经由控制元件4被影响为使得在截取位置3处得出可预先给定的截取信号。这又在此处所示的构型中通过检查设备6的作用来进行。在此在图1中，检查设备6被示为一件式的，但是该检查设备6也可以是单部件的多件式装置，所述单部件分别具有各个功能。检查设备6总体上作用于测量设备2和测量设备2的信号输出端8之后的信号路径。

图2的测量设备装置1的变型方案与图1的变型方案的区别在于控制元件4的位置以及测量设备2的构造。在图2的变型方案中，控制元件4是测量设备2本身的组成部分，其中在图2的构型中由此也得出，信号输出端8和截取位置3重合。在此在图2的所示构型中，为了检查设备6的双重作用规定：检查设备6继续相应地作用于控制元件4，以便生成预先给定的截取信号。这例如经由控制输入端7或者——如在此所示的构型的示例中那样——经由可通过测量设备2的插头13到达的测量设备2的单独的信号或控制输入端来进行。在此，插头13尤其是允许执行检查，而不中断实际的和测量运行所需的接触。经由置入的控制元件4和经由插头13的连接，因此实现了检查可能性和在根据本发明的检查步骤的实施中实现了对测量不造成影响的检查，所述检查可能性和所述检查可以在不中断测量的情况下开始或结束并且在检查期间也不妨碍围绕测量设备2的设备或单元等的功能。为清楚起见，在图2中给相同的元件配备了与图1相同的附图标记。在图1和图2的构型中，检查装置分别由检查设备6和控制元件4构成，其中二者的协作允许根据本发明方法的实施。

在图3中示意性地示出了测量设备2和所连接的元件的一部分。在此，测量设备2作为示例在用于输出输出信号的信号输出端8处与双导线导体连接。作为输出信号尤其是生成0...20mA信号。这在此经由可调电阻R_V来进行，所述可调电阻R_V与内部的、即属于测量设备2的电压源连接。在检查测量设备2的情况下，通过测试信号在信号输出端8处得出电流的值，该值尤其是不同于被分配给测量参数的测量值的电流值。布置在信号输出端8之后的是控制元件4，该控制元件4在此所示的示例中是测量设备2之外的电阻元件。检查设备6在检查情况下通过在构造为电阻的控制元件4上下降的电压U_p来控制检查电流I_p，所述检查电流I_p添加到施加在测量设备2的信号输出端8处的电流。通过调整电压U_p和从中得出的检查电流I_p可以将信号输出端8处的电流校正为，使得在截取位置3处得出被分配给测量参数的测量值的电流。由此，对于测量装置之后的单元来说，测试信号的影响被再次均衡，并且检验不导致测量运行的中断。作为截取信号所截取的电流于是可以例如通过在绘图中处于截取位置3之后的负荷电阻9被确定。在此，对截取信号的分析的类型可以根据现有技术的变型方案来构造，并且在此尤其是以信号输出端8的类型或以测量设备2的输出信号的类型为准。

由于检查设备6影响测试信号，因此检查设备6或检查装置的构造（可以设想例如惠斯通测量桥的类型）允许从测试信号的补偿的程度中推断出测量设备2中的可能的故障等等。

在该构型中，控制元件4总体上仅仅插入在测量设备2的信号输入端8与截取位置3之间。但是控制元件4的装配优选持续和固定地进行，使得为了检查仅须进行通过检查设备的接触。因此，该检查不需要取消随后必须再次闭合的连接，而是基本上仅须使测量设备2和控制元件4接触。

图4的电路与图3的电路的区别在于，图4的变型方案的测量设备2不具有自己的电压源，并且信号输出端8因此例如也可以用于给测量设备2供电。与图3的构型的有源输出端不同，图4的构型的无源信号输出端还要求在过程控制中心侧进行另一类型的信号分析。在那里，在所示的构型中设置有电压源，所述电压源在该示例中恒定地处于24V。在负荷电阻9上所测量（在此通过两个截取部和与负荷电阻9平行的箭头来表示）的电压于是为测量设备2的输出信号的度量，并且由此——由于通过检查设备6对输出信号进行的根据本发明的补偿——也是测量信号的度量。

图5的构型示例性地示出了具有用于开路集电器运行的无源二进制输出端的测量设备2。在此，输出信号的大小例如在1Hz至10kHz的频率时为0mA至150mA之间。这如图4的构型中那样使得在过程控制中心的分析侧需要在此所示的例如生成24V电压的电压源。截取位置3的与地连接的下部接触部与负荷电阻9之前的上部截取之间的所示截取于是提供电压值（再次由箭头来表明），从该电压值中得出测量设备2的通过控制元件4或检查设备6校正的输出信号作为截取信号。为了检查设备6与测量设备2的连接在此设置插头13作为测量设备2的一部分，检查设备6通过所述插头13作用于控制元件4。控制元件4在此继续是测量设备2的固定组成部分。

在图6和7中示意性地示出了磁感应流量测量设备（MID），该MID是测量设备2的示例。在MID中实现了基于磁场中的移动电荷的分离的测量原理。该测量技术的基础构成由非磁材料制成、例如由非磁金属制成的测量管道，该测量管道在流动侧通过绝缘内衬与测量流体电绝缘并且被由磁路装置的线圈生成的与流动方向垂直的磁场穿过。如果具有最小电导率的测量流体流经测量管道，则存在于该导电测量流体中的载流子在穿过磁场时经历偏转。在与磁场和流动方向垂直布置的测量电极处通过电荷分离产生电压，该电压用测量设备检测并且作为测量电压被分析。由于所测量的电压与随着测量流体移动的载流子的流速成比例，因此可以从流速中推断出测量管道中的流量。

为了检验作为测量设备2的MID，图6示出了用于检验通过线圈产生磁场的电流的变型方案，并且图7示出了用于监视对由电极截取的电压的处理的构型。这两个绘图示出了允许干预测量设备2并且由此测试其各个部件的构型。

在图6中示出了MID的一部分，该部分具有用于生成磁场的第一线圈10和第二线圈11以及线圈10、11之间的中间截取部12。在此，线圈10、11分别具有复电阻R_s1和R_s2。绘出了三个信号输入端E7、E8和E9，其中在E7与E9之间、即通过中间截取部12有电流I₇流动，并且在E9与E8之间有电流I₈流动。电流I₇和I₈可以在检验测量设备期间被合适地调整。此外，在输入端E7与第一线圈10之间存在检查电阻R_p7并且在输入端E8与第二线圈11之间存在电阻R_p8。此外，示意性地示出了插头13，在该插头13上可以截取相应的电压。在此，在电阻R_p7、R_p8、R_s1和R_s2，电流I₇和I₈以及所测量的电压U_p7、U_p8、U₇和U₈之间原理上存在下列关联：I₇=U_p7/R_p7；I₈=U_P8/R_P8；R_s1=U₇/I₇以及R_s2=U₈/I₈。

在图7的示意性地示出电路的一部分的构型中，再次设置三个输入端E1、E2、E3和三个信号输出端A1、A2、A3，其中输入端E1、E2、E3处于实际传感器的方向上，或者在此特别地处于——在此未示出的——用于截取信号的电极的方向上。在E1与A1之间存在检查电阻R_p1，并且在该检查电阻之前存在缓冲器B1。在E2与A2之间存在第二检查电阻R_p2和第二缓冲器B2。再次表明了用于连接检查设备的插头13。在E2和A2之间的连接与E3和A3之间的连接之间可以截取检查电压U_p2。在E1和A1之间的连接与E3和A3之间的连接之间可以截取检查电压U_p3。两个检查电压U_P2、U_p3可以在MID的检查阶段期间借助于控制电极电压——即可以从E1、E2和E3截取的电压——来预先给定，由此可以检验布置在电极之后的电子装置或分析部件——在此处于输出端A1、A2和A3之后。

缓冲器B1、B2防止传感器中的——未示出的——电极的干扰，并且电阻R_p1和R_p2基本上仅仅用于保护缓冲器B1、B2。

图8示意性地示出了根据本发明的方法的构型的流程图。在此，该方法将应用于如图1中示范性示出的测量设备装置。在第一步骤101中，测量设备确定测量参数的当前值，并且由此生成测量信号。在检验测量设备的在此列出的步骤期间，在步骤102中，检查设备干预测量设备，并且由此造成生成测试信号作为输出信号。在此，测试信号尤其是有利地不同于测量信号。测试信号例如对应于穿过传感器元件的最大流量，而实际上测量介质的流量处于正常范围中。在步骤103中，测量设备在其信号输出端处输出测试信号作为输出信号。在接下来的步骤104中，检查设备通过控制元件作用于处于测量设备的信号输出端之后的信号路径，并且由此造成在截取位置处可截取的截取信号是可预先给定的截取信号，该可预先给定的截取信号尤其是不同于测试信号或测试信号的时间变化曲线。在一个构型中，将测试信号校正为使得截取信号基本上等于测量信号。在这种情况下，可以在检验测量设备期间仍然截取到正确的测量信号。在一个构型中，检查设备为此存储测量信号并且通过控制元件一直校正输出信号，直到该输出信号对应于测量信号。

在另一构型中，截取信号在尤其是与检验的时长相对应的时间段内基本上等于恒定值。在一个构型中，在检验测量设备方面对构造为测试信号的输出信号的分析优选地同样通过检查设备来进行，该检查设备在必要时分析必须对输出信号进行何种程度的补偿，直到测量信号或直到恒定的可预先给定的值作为截取信号出现。在步骤104之后，在一个构型中结束检验，并且将结果例如传送给上级单元。可替代地，重新运行该流程，以便必要时生成另一测试信号。