-
Bei in der Meß- und Regeltechnik üblichen Anwendungen,
z.B. bei der Kontrolle, Steuerung und/oder Automatisierung komplexer
Prozesse, sind üblicherweise
mehrere Meßgeräte, z.B.
Druck-, Temperatur-, Durchfluß-
und/oder Füllstandsmeßgeräte, gleichzeitig
im Einsatz.
-
Ein Meßgerät besteht in der Regel aus
einem Meßaufnehmer,
der eine physikalische Meßgröße erfaßt und in
eine elektrische Größe umwandelt,
und einer Elektronik, die die elektrische Größe in ein Meßsignal
umwandelt. Die Meßgeräte müssen einzeln angeschlossen
werden, d.h. sie müssen
mit Energie versorgt werden und das. Meßsignal muß einer übergeordneten Einheit zugeführt werden.
Kernstück
der übergeordneten
Einheit ist üblicherweise
eine Steuer- und/oder
Regeleinheit, die die Meßsignale
erfaßt, auswertet
und in Abhängigkeit
von den momentanen Meßwerten
Anzeige-, Steuer- und/oder Regelsignale für die Kontrolle, Steuerung
und/oder Automatisierung eines Prozesses liefert. Beispiele hierfür sind speicherprogrammierbare
Steuerungen (SPS), Prozeßleitsysteme
(PLS) oder Personalcomputer (PC).
-
Um den Arbeitsaufwand, der bei der
Installation der Meßgeräte anfällt, gering
zu halten werden in der Meß-
und Regeltechnik bevorzugt Meßgeräte mit nur
einem Leitungspaar eingesetzt, über
das sowohl die Versorgung des Meßgeräts als auch die Signalübertragung
erfolgt. Diese Geräte
werden häufig
als 2-Draht-Meßgeräte bezeichnet.
Standardmäßig werden
solche Meßgeräte mit 12
V gespeist und das Meßgerät steuert
einen über
das Leitungspaar fließenden
Strom in Abhängigkeit
von einem momentanen Meßwert.
Das Meßsignal
ist bei diesen Meßgeräten ein
Signalstrom. Gemäß einem
in der Meß-
und Regeltechnik üblichen
Standard wird der Signalstrom in Abhängigkeit von dem momentanen
Meßwert
auf Werte zwischen einem minimalen Signalstrom von 4 mA und einem
maximalen Signalstrom von 20 mA eingestellt.
-
Da über das Leitungspaar sowohl
die Versorgung als auch die Signalübertragung erfolgt steht dem
Meßgerät bei einer
Speisespannung von 12 V und einem Signalstrom von 4 mA nur eine
Leistung von 48 mW zur Verfügung.
Dies ist für
eine große Vielzahl
von Meßgeräten völlig ausreichend.
In großen
Anlagen sind daher üblicherweise
Anschlußblocks
vorgesehen, die eine Vielzahl identischer Anschlußpaare für den Anschluß dieser
Leitungspaare an die übergeordnete
Einheit aufweisen. Durch diese Standardisierung der Anschlußweise kann
sehr einfach und schnell und damit kostengünstig eine große Anzahl
von Meßgeräten angeschlossen
werden. Da alle Leitungspaare und alle Anschlußpaare identisch sind, sind
Verdrahtungsfehler praktisch ausgeschlossen.
-
Es gibt jedoch auch Meßgeräte, wie
z.B. hochgenaue mit Mikrowellen arbeitende Füllstandsmeßgeräte, mit Ultraschall arbeitende
Füllstandsmeßgeräte oder
Durchflußmeßgeräte, für die diese geringe
Leistung nicht ausreicht. Damit diese Meßgeräte trotzdem in Verbindung mit
dem zuvor beschriebenen Standard einsetzbar sind, weisen diese Meßgeräte üblicherweise
zwei Leitungspaare auf. Über
eines der Leitungspaare wird das Meßgerät versorgt und über das
andere fließt
ein dem zuvor beschriebenen Standard entsprechender Signalstrom. Für die Versorgung
ist es üblicherweise
erforderlich an die normale Stromleitung, die z.B. 230 V Wechselspannung
führt,
einen Transformator und einen Gleichrichter anzuschließen, um
z.B. eine Versorgungsspannung von üblicherweise 24 V Gleichspannung
für das
Meßgerät bereitzustellen.
Dies ist sehr aufwendig und es besteht die Gefahr, daß die beiden Leitungspaare
beim Anschluß des
Geräts
vertauscht werden können.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
ein Meßgerät anzugeben,
das sehr einfach und fehlerfrei an eine übergeordnete Einheit elektrisch
anschließbar ist.
-
Hierzu besteht die Erfindung in einem
Meßgerät zum Anschluß an eine
mindestens ein erstes und ein identisches zweites Anschlußpaar aufweisende übergeordnete
Einheit, welches umfaßt:
-
- – ein
erstes mit dem ersten Anschlußpaar
zu verbindendes erstes Leitungspaar,
- – über das
im Betrieb ein Signalstrom fließt,
- – wobei
der Signalstrom ein Maß für einen
momentanen Meßwert
ist, und
- – ein
zweites mit dem zweiten Anschlußpaar
zu verbindendes zweites Leitungspaar,
- – über das
im Betrieb ein Versorgungsstrom fließt,
- – dessen
Wert größer oder
gleich einem minimalen Signalstrom und kleiner oder gleich einem
maximalen Signalstrom ist.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung steht
der Versorgungsstrom und mindestens ein Anteil des Signalstromes
für die
Versorgung des Meßgeräts zur Verfügung.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
beträgt der
minimale Signalstrom 4 mA und der maximale Signalstrom 20 mA.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
ist an jedes Leitungspaar eingangsseitig eine Strom-Spannungsbegrenzung
angeschlossen.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
ist das erste Leitungspaar mit einem ersten Stromkreis und das zweite
Leitungspaar mit einem zweiten Stromkreis verbunden und der erste
und der zweite Stromkreis sind galvanisch voneinander getrennt.
-
Weiterhin besteht die Erfindung in
einer Meßanordrung
mit mindestens einem erfindungsgemäßen Meßgerät, bei der die übergeordnete
Einheit eine Steuer- und/oder Regeleinheit, insb. eine speicherprogrammierbare
Steuerung (SPS), ein Prozeßleitsystem
(PLS) oder einen Personalcomputer (PC), umfaßt.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Meßanordnung
weist die übergeordnete
Einheit eine oder mehrere Batterien von Meßumformerspeiseeinheiten auf, wobei
mindestens eine Batterie mindestens zwei Meßumformerspeiseeinheiten aufweist
und jede Meßumformerspeiseeinheit
ein Anschlußpaar
aufweist.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
ist jede Batterie von Meßumformerspeiseeinheiten
zur Übertragung
der Meßwerte
der daran angeschlossenen Meßgeräte über eine
Busanschaltung und eine Busleitung mit der Steuer- und/oder Regeleinheit
verbunden.
-
Die Erfindung und weitere Vorteile
werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen zwei Ausführungsbeispiele
eines Meßgeräts und drei Ausführungsbeispiele
einer Meßanordnung
dargestellt sind, näher
erläutert;
gleiche Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen
versehen.
-
1 zeigt
ein Blockschaltild eines erfindungsgemäßen Meßgeräts mit zwei Leitungspaaren, die
zwei separate Stromkreise versorgen;
-
2 zeigt
ein Blockschaltbild eines Meßgerät, bei dem über das
zweite Leitungspaar zugeführte Energie über einen
Transformator mit mehreren Ausgängen
auf mehrere Endverbraucher aufgeteilt ist;
-
3 zeigt
eine Meßanordnung
mit mindestens einem erfindungsgemäßen Meßgerät;
-
4 zeigt
eine Meßanordnung,
bei der die übergeordnete
Einheit eine Steuer- und/oder Regeleinheit und eine entfernt davon
angeordneten Batterie von Meßumformerspeisegeräten aufweist;
und
-
5 zeigt
eine Meßanordnung,
die mehrere Batterien von Meßumformerspeiseeinheiten
aufweist, die jeweils über
ein Busanschaltung und eine Busleitung mit einer Steuer- und/oder
Regeleinheit verbunden sind.
-
In 1 ist
ein Blockschaltbild eines Meßgeräts dargestellt,
daß an
eine mindestens ein erstes und ein identisches zweites Anschlußpaar aufweisende übergeordnete
Einheit anschließbar
ist.
-
Hierzu weist das Meßgerät ein mit
dem ersten Anschlußpaar
zu verbindendes erstes Leitungspaar 1 und ein mit dem zweiten
Anschlußpaar
zu verbindendes zweites Leitungspaar 3 auf .
-
Das erste und das zweite Leitungspaar 1, 3 weisen
jeweils eine erste und eine zweite Leitung 5, 7, 9, 11 auf,
von denen jede über
einen Kondensator 13 geerdet ist. Die Kondensatoren 13 dienen
dazu Störsignale
herauszufiltern.
-
An jedes Leitungspaar 1, 3 ist
eingangsseitig eine Strom-Spannungsbegrenzung
angeschlossen. Eine solche Strom-Spannungsbegrenzung
schützt das
Meßgerät vor zu
hohen Strömen
und/oder Spannungen. Bei einer Begrenzung von Strom und Spannung
auf Werte, bei denen eine Funkenbildung im Meßgerät sicher ausgeschlossen werden
kann, ist der Einsatz des Meßgeräts in explosionsgefährdeten Bereichen
möglich.
-
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die
Begrenzung des Stroms durch eine jeweils in der ersten Leitung 5, 9 eines
Leitungspaares 1, 3 eingefügte Sicherung 15.
Die Spannung ist durch eine zwischen die jeweilige erste und zweite Leitung 5, 9, 7, 11 des
ersten und des zweiten Leitungspaares 1, 3 geschaltete
Zener-Diode 17 begrenzt.
-
Zusätzlich zu den Zener-Dioden 17 kann
jeweils eine Spannungsstabilisierung 19 vorgesehen sein.
Diese ist z.B. wie in 1 gezeigt
in die jeweilige erste Leitung 5, 9 eingefügt und zur
Erfassung der aktuell anliegenden Spannung mit der jeweiligen zweiten
Leitung 7, 11 verbunden.
-
Im Anschluß an die vorbeschriebene eingangsseitige
Strom-Spannungsbegrenzung
weist die erste Leitung 5, 9 jedes Leitungspaares 1, 3 jeweils eine
steuerbare Stromquelle 21, 23 auf, die einen über das
jeweilige Leitungspaar 1, 3 fließenden Strom
in Abhängigkeit
von einem Steuersignal auf einen bestimmten Wert einstellt.
-
An das erste Leitungspaar 1 ist
eine Elektronik 25 angeschlossen. Das zweite Leitungspaar 3 versorgt
eine Meßelektronik 27 und
einen daran angeschlossenen Meßaufnehmer 29.
Der Meßaufnehmer 29 erfaßt eine
physikalische Meßgröße, z.B.
einen Druck, einen Füllstand
in einem Behälter
oder eine Durchflußmenge
durch ein Rohr und wandelt diese in eine elektrische Größe, z.B.
eine Spannung, einen Strom, eine Widerstandsänderung, eine Kapazitätsänderung
oder ein Signal, um. Die elektrische Größe wird mittels der Meßelektronik 27 erfaßt und einer
weiteren Auswertung und/oder Verarbeitung zugänglich gemacht.
-
Die Meßelektronik 27 ist
mit der Elektronik 25 in dem Ausführungsbeispiel von 1 durch Signalleitungen 31 verbunden, über die
Informationen ausgetauscht werden können. Diese Verbindung ist
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
bidirektional und weist vorzugsweise eine galvanische Trennung 33 auf.
In dem Ausführungsbeispiel
von 1 ist die galvanische
Trennung 33 durch zwei Optokoppler realisiert.
-
Der endgültige Meßwert wird z.B. von der Meßelektronik 27 bestimmt
und an die Elektronik 25 übertragen. Genauso kann aber
auch ein Rohsignal von der Meßelektronik 27 an
die Elektronik 25 übermittelt
werden, die dann aus dem Rohsignal den Meßwert bestimmt.
-
Die Elektronik 25 erzeugt
im Betrieb ein Steuersignal, das von dem momentanen Meßwert abhängt und über eine
Signalleitung 35 an der Stromquelle 23 anliegt.
Das Steuersignal bewirkt, daß die Stromquelle 23 im
Betrieb über
das erste Leitungspaar 1 einen Signalstrom fließen läßt, der
ein Maß für einen
momentanen Meßwert
ist.
-
Gemäß einem in der Meß- und Regeltechnik üblichen
Standard variiert der Signalstrom in Abhängigkeit vom Meßwert zwischen
einem minimalen Signalstrom von 4 mA und einem maximalen Signalstrom
von 20 mA. Die erforderliche Leistung wird von der übergeordneten
Einheit bereit gestellt. Ein Signalstrom von mehr als 20 mA oder
weniger als 4 mA wird üblicherweise
von. der übergeordneten
Einheit als Fehlfunktion erkannt und bewirkt die Auslösung eines
Alarms und/oder die Einleitung einer prozeßspezifischen sicherheitsgerichteten
Handlung.
-
Die Meßelektronik 27 erzeugt
im Betrieb ebenfalls ein Steuersignal, das über eine Signalleitung 37 an
der Stromquelle 21 anliegt. Dieses Steuersignal ist unabhängig vom
momentanen Meßwert. Das
Steuersignal bewirkt, daß die
Stromquelle 21 im Betrieb über das zweite Leitungspaar 3 einen
Versorgungsstrom fließen
läßt.
-
Erfindungsgemäß ist das Steuersignal so ausgelegt,
daß der
Versorgungsstrom im normalen Betrieb immer einen Wert aufweist,
der größer oder gleich
dem minimalen Signalstrom und kleiner oder gleich dem maximalen
Signalstrom ist. Dabei wird hier ebenfalls der in der Meß- und Regeltechnik übliche Standard
von 4 mA bis 20 mA verwendet. Bei einem Meßgerät, das permanent viel Leistung
benötigt wird
der Versorgungstrom vorzugsweise immer gleich dem maximalen Signalstrom
sein. Bei einem Meßgerät, das abhängig vom
Meßvorgang
z.B. nur in bestimmten Zeitintervallen eine hohe Leistung benötigt, ansonsten
aber mit deutlich weniger Energie auskommt, empfiehlt es sich den
Versorgungsstrom über
das Steuersignal gemäß aktuellen
Energiebedarf zu variieren.
-
Das Meßgerät kann je nach Bedarf eine
Vorortanzeige 39, ein Bedienfeld 41 und/oder eine
Programmierschnittstelle 43 aufweisen. Die Vorortanzeige 39 dient
z.B. zur Anzeige des aktuellen Meßwerts oder aber in Verbindung
mit dem Bedienfeld 41 zur Anzeige der über das Bedienfeld 41 eingegebenen Daten. Über das
Bedienfeld 41 kann z.B. eine Parametrierung, ein Abgleich
und/oder eine Einstellung eines Meßbereichs des Meßgeräts am Einsatzort
erfolgen. Über
die Programmierschnittstelle 43 kann z.B. ein Handbediengerät angeschlossen
werden.
-
Anzeige 39, Bedienfeld 41 und/oder
Programmierschnittstelle 43 sind, wie in 1 dargestellt, an die Elektronik 25 anschließbar und
werden über
die Elektronik 25 über
das erste Leitungspaar 1 versorgt.
-
Sowohl die Meßelektronik 27 als
auch die Elektronik 25 können Spannungsregler enthalten,
die eine über
die übergeordnete
Einheit an dem ersten und dem zweiten Leitungspaar 1, 3 anliegende
Spannung auf Werte transformiert, die den Bedürfnissen der Elektronik 25,
der Meßelektronik 27,
des Meßaufnehmers 29,
der Anzeige 39, des Bedienfelds 41 und der Programmierschnittstelle 43 angepaßt sind.
-
Vorzugsweise wird bei der Auslegung
des Meßgeräts so vorgegangen,
daß die
Funktionsblöcke
des Meßgeräts in analoge
und digitale Funktionsblöcke
aufgeteilt sind. Die analogen Funktionsblöcke werden vorzugsweise in
die Meßelektronik 27 und die
digitalen Funktionsblöcke
werden vorzugsweise in die Elektronik 25 integriert. Dies
bietet den Vorteil, daß man
mit sehr wenigen Spannungsreglern auskommt. Die digitalen Funktionsblöcke weisen
in der Regel einen deutlich geringeren Energiebedarf als die analogen
Funktionsblöcke
und der Meßaufnehmer 29 auf.
Bei der vorbeschriebenen Aufteilung werden folglich die Funktionsblöcke mit
dem niedrigeren Energiebedarf über
das erste Leitungspaar 1 mit dem Signalstrom versorgt.
Die Funktionsblöcke
mit dem höheren
Energiebedarf werden über
das zweite Leitungspaar 3 mit dem Versorgungsstrom versorgt.
Für die
Versorgung des Meßgeräts steht
somit der Versorgungsstrom und mindestens ein Anteil des Signalstromes
zur Verfügung.
-
Das erste Leitungspaar 1 ist
mit einem ersten Stromkreis verbunden, der die Elektronik 25 enthält. Das
zweite Leitungspaar 3 ist mit einem zweiten Stromkreis
verbunden, der die Meßelektronik 27 und den
Meßaufnehmer 29 enthält. Die
beiden Stromkreise sind voneinander getrennt und lediglich über die Signalleitungen 31 verbunden.
Da die Signalleitungen 31 eine galvanische Trennung 33 aufweisen, sind
auch die beiden Stromkreise galvanisch voneinander getrennt.
-
Aus der Sicht der übergeordneten
Einheit sind die beiden Leitungspaare 1, 3 hinsichtlich
deren Energieversorgung identisch. Für die übergeordnete Einheit verhält sich
das Meßgerät elektrisch
genau so als ob zwei 2-Draht-Meßgeräte angeschlossen
wären.
Beide 2-Draht-Meßgerätegenügen dem
vorgenannten in der Meß-
und Regeltechnik üblichen
Standard bei dem der Signalstrom Werte von 4 mA bis 20 mA annimmt.
-
2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Meßgeräts. Aufgrund
der relativ weitgehenden Übereinstimmung
werden nachfolgend lediglich die Unterschiede zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
näher beschrieben.
-
Der wesentlich Unterschied besteht
in der Aufteilung der vom Meßgerät aufgenommenen
Leistung.
-
Es ist in dem zweiten Stromkreis
ein Übertrager 45 vorgesehen,
der primärseitig über das
zweite Leitungspaar 3 gespeist wird und sekundärseitig zwei
Ausgänge 47, 49 aufweist. Über den
ersten Ausgang 47 werden die Meßelektronik 27 und
der Meßaufnehmer 29 versorgt.
Der zweite Ausgang 49 ist mit der Elektronik 25 verbunden.
Die Elektronik 25 wird also zum einen, genau wie bei dem
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, über den
im ersten Leitungspaar 1 fließenden Signalstrom versorgt,
zusätzlich
bezieht sie jedoch auch über
den zweiten Ausgang 49 des Übertragers 45 Energie,
die dem Meßgerät über das
zweite Leitungspaar 3 zugeführt ist.
-
Die Meßelektronik 27 liefert
auch bei dem in 2 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ein Steuersignal, das zur Einstellung des im Primärkreis über das zweite
Leitungspaar 3 fließenden
Versorgungsstroms dient. Das Steuersignal liegt über die Signalleitung 37 an
einer im Primärkreis
angeordneten Regeleinheit 53 an, die den Versorgungsstrom
entsprechend einstellt.
-
Erfindungsgemäß ist auch hier das Steuersignal
so ausgelegt, daß der
Versorgungsstrom im normalen Betrieb immer einen Wert aufweist,
der größer oder
gleich dem minimalen Signalstrom und kleiner oder gleich dem maximalen
Signalstrom ist.
-
Durch den Übertrager 45 ist auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
eine galvanische Trennung zwischen den beiden Stromkreisen gewährleistet.
-
Auf völlig analoge Weise kann natürlich auch ein
Teil der über
den Signalstrom zur Verfügung
stehenden Leistung galvanisch getrennt der Meßelektronik 27 und/oder
dem Meßaufnehmer 29 zugeführt werden,
indem ein Übertrager
in den ersten Stromkreis plaziert wird, der über einen Ausgang mit der Elektronik 25 und über einen
weiteren Ausgang mit der Meßelektronik 27 und/oder
dem Meßaufnehmer 29 verbunden
ist.
-
Aus der Sicht der übergeordneten
Einheit sind die beiden Leitungspaare 1, 3 auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
hinsichtlich deren Energieversorgung identisch. Für die übergeordnete
Einheit verhält
sich das Meßgerät elektrisch
genau so als ob zwei 2-Draht-Meßgeräte angeschlossen
wären.
Beide 2-Draht-Meßgerätegenügen dem
vorgenannten in der Meß- und Regeltechnik üblichen
Standard bei dem der Signalstrom Werte von 4 mA bis 20 mA annimmt.
-
Ein besonderer Vorteil ist, daß die erfindungsgemäßen Meßgeräte nicht über eine
Netzspannung versorgt werden müssen.
Dadurch treten bei erfindungsgemäßen Meßgeräten nur
die geringen Signal- und Versorgungsströme auf. Dies erhöht die Sicherheit,
insb. in Anlagen oder Einsatzorten, wo z.B. Explosionsgefahr besteht
deutlich.
-
Die 3 bis 5 zeigen drei verschiedene Meßanordnung
mit erfindungsgemäßen Meßgeräten.
-
In 3 ist
eine Meßanordnung
mit einer übergeordneten
Einheit 57 dargestellt, an die sechs konventionelle 2- Draht-Meßgeräte 59 und
zwei erfindungsgemäße Meßgeräte 61 angeschlossen
sind.
-
Die übergeordnete Einheit 57 ist
z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung oder ein Prozeßleitsystem.
Sie weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
der Übersicht
halber lediglich 10 identische mit 1. bis 10. durchnumerierte Anschlußpaare auf.
Jedes Anschlußpaar
ist standardmäßig für den Anschluß, die Versorgung
und die Übermittlung
eines Meßwerts
in Form eines Signalstromes eines 2-Draht-Meßgeräts ausgelegt.
-
Die übergeordnete Einheit 57 weist
ein mit einer Spannungsquelle 63 verbundenes Metzteil 65 auf, über das
die einzelnen Anschlußpaare 1.
bis 10. versorgt sind. Jedem Anschlußpaar 1. bis 10.
ist eine Aufnahmeeinheit zugeordnet, die einen über Anschlußpaar 1. bis 10.
fließenden
Strom erfaßt
und ein dem Strom entsprechendes Signal erzeugt und einem intelligenten
Kern 67 der übergeordneten
Einheit 57, z.B. einem Mikroprozessor, zuführt. In
dem intelligenten Kern 67 werden alle eingehenden Meßwerte überwacht
und gemäß einem
in dem intelligenten Kern 67 gespeicherten Ablaufplan in
Abhängigkeit
von den momentanen Meßwerten
Anzeige-, Steuer-, Regel- oder Schaltvorgänge ausgelöst. Dies ist in 3 symbolisch dargestellt
durch einen ersten Ausgang über
den die übergeordnete
Einheit 57 ein Ventil 69, einen zweiten Ausgang, über den
die übergeordnete
Einheit 57 einen Schalter 71 und einen dritten
Ausgang, über
den die übergeordnete
Einheit 57 eine Anzeige 73 ansteuert. Als Anzeige
kann selbstverständlich
auch ein Personalcomputer dienen, der nicht nur einen Meßwert anzeigt,
sondern z.B. auch einen Prozeßablauf
einer ganzen Anlage visualisieren kann: Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiele
sind an das 1., das 2., das 5., das 8., das 9. und das 10. Anschlußpaar konventionelle 2-Drahtmeßgeräte 59 angeschlossen.
Der jeweils über
eines dieser Anschlußpaare
1., 2., 5., 8., 9., 10. fließende
Strom entspricht einem Meßwert
des jeweiligen konventionellen 2-Draht-Meßgeräts 59.
-
An die beiden Anschlußpaare 3.
und 4. ist ein erfindungsgemäßes Meßgerät 61 angeschlossen,
indem das erste Leitungspaar 1 mit dem 3. Anschlußpaar und
das zweite Leitungspaar 3 mit dem 4. Anschlußpaar verbunden
ist. An die Anschlußpaare 6. und 7.
ist ein weiteres erfindungsgemäßes Meßgerät 61 angeschlossen,
indem dessen erstes Leitungspaar 1 mit dem 6.
Anschlußpaar
und dessen zweites Leitungspaar 3 mit dem 7. Anschlußpaar verbunden ist.
-
Hinsichtlich des elektrischen Anschlusses unterscheiden
sich die erfindungsgemäßen Meßgerät 61 in
keiner Weise von den konventionellen 2-Draht-Meßgeräten 59. Es wird bei
allen Geräten
jeweils ein Leitungspaar mit einem Anschlußpaar verbunden. Im Ablaufdiagramm
im intelligenten Kern 67 der übergeordneten Einheit 57 ist
festgelegt, welchem Anschlußpaar 1.
bis 10. welche Bedeutung zukommt. Dort ist z.B. abgelegt,
das der über
das erste Anschlußpaar 1.
erhaltene Meßwert
ein Füllstand
in einem bestimmten Behälter
ist. Im Ablaufdiagramm kann z.B. weiter festgeschrieben sein, daß bei Erreichen
eines bestimmten Füllstandes
ein über
einen Ausgang der übergeordneten
Einheit 57 ansprechbares Ablaßventil dieses Behälters zu öffnen ist.
-
Ein Unterschied zwischen den konventionellen
2-Draht-Meßgeräten 59 und
den erfindungsgemäßen Meßgeräten 61 besteht
darin, daß der über die
jeweiligen ersten Leitungspaare 1 fließende Strom ein Signalstrom
ist, der einen Meßwert
darstellt, der von der übergeordneten
Einheit 57 erfaßt und
verwendet wird. Der über
das jeweilige zweite Leitungspaar 3 fließende Versorgungsstrom
wird entweder von der übergeordneten
Einheit 57 vollständig ignoriert,
z.B. indem der in dem Ablaufdiagramm gar nicht auftaucht, oder aber
es kann ihm eine Alarmfunktion oder ähnliches zugewiesen sein. Eine Alarmfunktion
könnte
z.B. so gestaltet sein, daß die übergeordnete
Einheit 57 einen Alarm auslöst bzw, eine Fehlfunktion meldet,
wenn der Versorgungsstrom größer als
der maximale Signalstrom oder kleiner als der minimale Signalstrom
ist. Zusätzlich
kann im Ablaufdiagramm eine sicherheitsgerichtete Abfolge von Aktionen
für den
Fall einer Fehlfunktion des Meßgeräts vorgesehen
sein.
-
4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Meßanordnung
mit mindestens einem erfindungsgemäßen Meßgerät 61. Der wesentliche
Unterschied zu der in 3 dargestellten
Meßanordnung
besteht darin, daß die übergeordnete
Einheit 75 von 4 aus
einer Steuer- und/oder
Regeleinheit 77, z.B. einer speicherprogrammierbare Steuerung (SPS)
oder einem Prozeßleitsystem
(PLS), und einer räumlich
getrennt davon angeordneten Batterie von in Reihe geschalteten Meßumformerspeiseeinheiten 79 besteht.
Die Batterie wird über
ein mit einer Spannungsquelle 81 verbundenes Netzteil 83 versorgt. Jede
Meßumformerspeiseeinheit 79 weist
ein Anschlußpaar
für ein
2-Draht-Meßgerät auf. Damit
ein erfindungsgemäßes Meßgerät anschließbar ist
muß die
Batterie mindestens zwei Meßumformerspeiseeinheiten 79 aufweisen. Üblicherweise
weisen solche Batterien jedoch deutlich mehr als zwei, z.B. 10 oder 64
Meßumformerspeiseeinheiten
auf.
-
Jede Meßumformerspeiseeinheit 79 ist über deren
Anschlußpaar
mit einem Meßgerät verbindbar, sie
speist das Meßgerät, erfaßt einen über das
mit ihrem Anschlußpaar
verbundenen Leitungspaar fließenden
Strom und führt über eine
Signalleitung 85 ein dem Strom entsprechendes Signal an
die Steuer- und/oder Regeleinheit 77 ab. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
ist also eine Anzahl identischer Anschlußpaare vorgesehen und für den Anschluß von herkömmlichen
2-Draht-Meßgeräten 59 und
erfindungsgemäßen Meßgeräten 61 gilt
das zuvor in Verbindung mit dem in 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
gesagte.
-
5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Meßanordnung.
Die Meßanordnung
weist mehrere Batterien von Meßumformspeiseeinheiten 79 auf,
die jeweils über
ein mit einer Spannungsquelle 81 verbundenes Netzteil 83 gespeist
sind. Genau wie bei dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel weist
auch hier jede Meßumformerspeiseeinheit 79 ein
Anschlußpaar
auf und es sind sowohl herkömmliche
2-Draht-Meßgeräte 59 als
auch erfindungsgemäße Meßgeräte 61 an
die Meßumformerspeiseeinheiten 79 angeschlossen.
-
Jede Batterie von Meßumformerspeiseeinheiten
ist zur Übertragung
der Meßwerte
der daran angeschlossenen Meßgeräte 59, 61 über eine Busanschaltung 87 und
eine Busleitung 89 mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit 91,
z.B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einem Prozeßleitsystem
(PLS) oder einem Personalcomputer (PC) verbunden.
-
Alle drei Meßanordnungen bringen die Vorteile
der erfindungsgemäßen Meßgeräte 61 deutlich hervor.
So können
diese Geräte,
obwohl sie mehr Energie benötigen
als die 2-Draht-Meßgeräte 59,
bei denen ja wie zuvor beschrieben die Versorgung und die Meßwertübertragung über ein
und dasselbe Leitungspaar erfolgt und deshalb nur eine begrenzte Leistung
zur Verfügung
steht, ohne weiteres in einer Meßanordnung eingesetzt werden,
die an sich ausschließlich
für 2-Draht-Meßgeräte ausgelegt
ist. Zusätzliche
Versorgungsanschlüsse,
wie sie herkömmliche
Meßgeräte mit einem
höheren
Energiebedarf aufweisen, sind aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung
der Meßgeräte 61 nicht
mehr erforderlich. Die erfindungsgemäßen Meßgeräte 61 werden zusammen
mit den 2-Draht-Meßgeräten und
auf identische Art und Weise an die übergeordnete Einheit angeschlossen.
Ein zusätzlicher
Arbeitsgangs ist nicht erforderlich und Fehler aufgrund von Vertauschungen
der Anschlüsse
dieser Geräte
sind ausgeschlossen.