本實(shí)用新型涉及物位計(jì)量系統(tǒng)，并且具體地涉及具有多個(gè)協(xié)議支持的物位計(jì)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

被布置成向遠(yuǎn)程系統(tǒng)提供測(cè)量數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)裝置如雷達(dá)物位計(jì)通常在安裝時(shí)被配置成使用預(yù)定義通信協(xié)議來傳送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。一旦被安裝，則僅能夠使用該預(yù)定義協(xié)議。所選擇的協(xié)議將根據(jù)實(shí)現(xiàn)而變化。

對(duì)于連接至雙線控制回路并且適用于傳送模擬測(cè)量數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)裝置而言，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通常使用高速可定址遠(yuǎn)程傳感器(HART)而被疊加。

對(duì)于連接至雙線控制回路但適用于傳送數(shù)字測(cè)量數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)裝置而言，預(yù)定義協(xié)議通常是基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(FF)。

文獻(xiàn)US 8,804,750公開了一種連接至雙線控制回路的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其包括用于通過控制回路來選擇性地傳送模擬測(cè)量數(shù)據(jù)或數(shù)字測(cè)量數(shù)據(jù)的電路。當(dāng)使用模擬通信時(shí)，也能夠進(jìn)行數(shù)字HART通信。該電路檢測(cè)何時(shí)接收到現(xiàn)場(chǎng)總線令牌，并且隨后激活現(xiàn)場(chǎng)總線通信電路。

另一種現(xiàn)場(chǎng)裝置不連接至雙線回路，而是被配置成在專用數(shù)字接口上進(jìn)行通信。在這樣的現(xiàn)場(chǎng)裝置中，協(xié)議通常是MODBUS。

特定類型的通信涉及使用便攜式配置工具來對(duì)雷達(dá)物位計(jì)進(jìn)行配置。該配置可以例如涉及在計(jì)量處理中由雷達(dá)物位計(jì)使用的罐特定參數(shù)。數(shù)字HART協(xié)議通常用于這樣的配置。在其中雷達(dá)物位計(jì)被配置成使用不同的數(shù)字協(xié)議例如MODBUS進(jìn)行通信的情況下，雷達(dá)物位計(jì)將無法連接至便攜式配置工具。

現(xiàn)有技術(shù)(例如US 8,804,750)被限制于在雙線控制回路上進(jìn)行通信并且不提供對(duì)配置工具的通用連接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是消除或至少緩解上述問題，并且能夠?qū)⑴渲霉ぞ咄ㄓ们异`活地連接至現(xiàn)場(chǎng)裝置。

該目的以及其它目的通過一種計(jì)量系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，該計(jì)量系統(tǒng)包括：雷達(dá)物位計(jì)，用于確定罐中的物品的填充物位；主系統(tǒng)，其能夠連接至雷達(dá)物位計(jì)以接收來自雷達(dá)物位計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)；以及便攜式配置工具，其處于雷達(dá)物位計(jì)的外部并且能夠連接至雷達(dá)物位計(jì)以對(duì)罐特定參數(shù)進(jìn)行配置。雷達(dá)物位計(jì)包括：收發(fā)器電路，其被配置成發(fā)送電磁發(fā)送信號(hào)并且接收從物品的表面所反射的電磁返回信號(hào)；信號(hào)傳播裝置，其被布置成將發(fā)送信號(hào)向該表面引導(dǎo)并且將返回信號(hào)引導(dǎo)至收發(fā)器電路；以及處理電路，其被配置成基于電磁發(fā)送信號(hào)與電磁返回信號(hào)之間的關(guān)系來確定填充物位。另進(jìn)一步，雷達(dá)物位計(jì)包括物理通信接口，該物理通信接口允許對(duì)根據(jù)第一數(shù)字通信協(xié)議或第二數(shù)字通信協(xié)議所構(gòu)造的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向傳送；第一通信電路，用于在通信接口連接至主系統(tǒng)時(shí)使用第一數(shù)字通信協(xié)議來傳送來自雷達(dá)物位計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)；第二通信電路，其允許在通信接口傳導(dǎo)性地連接至配置工具時(shí)使用第二數(shù)字通信協(xié)議對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行配置；協(xié)議識(shí)別電路，其連接至通信接口以截取由通信接口所接收的數(shù)據(jù)，并且該協(xié)議識(shí)別電路被配置成對(duì)所截取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，以確定所截取的數(shù)據(jù)是根據(jù)第一數(shù)字通信協(xié)議來構(gòu)造的還是根據(jù)第二數(shù)字通信協(xié)議來構(gòu)造的；以及控制電路，用于以下操作：當(dāng)所截取的數(shù)據(jù)是根據(jù)第一數(shù)字通信協(xié)議來構(gòu)造的時(shí)將所截取的數(shù)據(jù)引導(dǎo)至第一通信電路，而當(dāng)所截取的數(shù)據(jù)是根據(jù)第二數(shù)字通信協(xié)議來構(gòu)造的時(shí)將所截取的數(shù)據(jù)引導(dǎo)至第二通信電路。

根據(jù)本實(shí)用新型，雷達(dá)物位計(jì)因此將具有用于使用不同協(xié)議的兩種不同類型的數(shù)字通信的通信電路。一種在正常操作期間使用以傳送測(cè)量數(shù)據(jù)，而另一種在配置期間使用以與配置工具進(jìn)行通信。協(xié)議識(shí)別電路將檢測(cè)通過通信接口所接收的任何數(shù)據(jù)所使用的協(xié)議，并且控制電路將該數(shù)據(jù)引導(dǎo)至合適的通信電路。

許多現(xiàn)有的RLG具有利用若干個(gè)協(xié)議例如MODBUS和HART二者進(jìn)行通信所需的所有硬件，但是現(xiàn)有的RLG被配置成僅使用它們中之一。根據(jù)本實(shí)用新型，RLG被提供有軟件或者軟件和硬件的組合以實(shí)現(xiàn)協(xié)議識(shí)別電路和控制電路，從而允許RLG根據(jù)情形來利用兩種協(xié)議進(jìn)行通信。

作為示例，第一協(xié)議可以為基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線或MODBUS。作為示例，第二協(xié)議可以為HART。

物理通信接口優(yōu)選地被配置成專用于數(shù)字通信。換言之，該物理通信接口并非在傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝中常見的類型的雙線控制回路，其中，在該雙線控制回路上還傳送模擬數(shù)據(jù)。作為替代，該物理通信接口可以為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線，例如串行總線。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，物理通信接口能夠選擇性地僅連接至主系統(tǒng)和配置工具中之一。則本實(shí)用新型使得用戶能夠自由地選擇連接至主系統(tǒng)以例如收集測(cè)量數(shù)據(jù)或者連接配置工具。根據(jù)本實(shí)用新型的該實(shí)施方式的現(xiàn)場(chǎng)裝置將自動(dòng)地使通信適應(yīng)于由主系統(tǒng)或者配置工具使用的協(xié)議。

根據(jù)另外的實(shí)施方式，雷達(dá)物位計(jì)還包括網(wǎng)關(guān)裝置，該網(wǎng)關(guān)裝置連接至物理通信接口，該網(wǎng)關(guān)裝置具有用于連接至主系統(tǒng)的第一物理接口和用于連接至配置工具的第二物理接口，其中，第一物理接口和第二物理接口能夠同時(shí)連接。在該情況下，主系統(tǒng)和配置工具能夠同時(shí)連接至現(xiàn)場(chǎng)裝置，并且用戶能夠使用配置工具，而不與主系統(tǒng)斷開。此外，根據(jù)本實(shí)用新型的該實(shí)施方式的現(xiàn)場(chǎng)裝置將自動(dòng)地使通信適應(yīng)于由主系統(tǒng)或配置工具使用的協(xié)議。

雷達(dá)物位計(jì)與主系統(tǒng)和/或配置工具之間的通信可以是無線的。為了該目的，通信接口可以包括能夠與主系統(tǒng)和/或配置工具連接的無線通信接口。

附圖說明

將參照示出本實(shí)用新型的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方式的附圖來更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型。

圖1示意性地示出了安裝在罐上并且與主系統(tǒng)進(jìn)行通信的雷達(dá)物位計(jì)；

圖2a示出了當(dāng)連接至主系統(tǒng)時(shí)圖1中的雷達(dá)物位計(jì)的所選部件的框圖；

圖2b示出了當(dāng)連接至配置工具時(shí)圖1中的雷達(dá)物位計(jì)的所選部件的框圖；

圖3示意性地示出了能夠選擇性地連接至主系統(tǒng)或連接至配置工具的雷達(dá)物位計(jì)；以及

圖4示意性地示出了具有連接至主系統(tǒng)并且連接至配置工具的網(wǎng)關(guān)的雷達(dá)物位計(jì)。

具體實(shí)施方式

下面將參考雷達(dá)物位計(jì)量系統(tǒng)來討論本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式。注意的是，本實(shí)用新型的原理同樣適用于包括壓力計(jì)、流量計(jì)、溫度計(jì)等的其它類型的現(xiàn)場(chǎng)裝置。

圖1示意性地示出了基于檢測(cè)針對(duì)由罐5中的表面所反射的信號(hào)的飛行時(shí)間的原理的物位計(jì)量系統(tǒng)1。在所示的示例中，信號(hào)是雷達(dá)頻率范圍內(nèi)的電磁信號(hào)，并且系統(tǒng)1包括安裝在罐5上的雷達(dá)物位計(jì)(RLG)2。物位計(jì)量系統(tǒng)還包括此處位于控制室中的主系統(tǒng)3。主系統(tǒng)3可以為從技術(shù)員的手持裝置至使用任何控制平臺(tái)的廠房過程控制、資產(chǎn)管理、安全或其它系統(tǒng)的任何軟件應(yīng)用程序。罐5可以為能夠包含要被測(cè)量的物品的任何容器或器皿，并且此處罐5示出為大的油罐(例如直徑為30m)。

雷達(dá)物位計(jì)2被安裝以通過檢測(cè)距物品6的上表面7的距離來測(cè)量包含在罐5中的物品6的填充物位。此外，可以檢測(cè)距下表面如油性物品與油下方的水之間的交界的距離。在所示的示例中，雷達(dá)物位計(jì)2為非接觸類型，并且雷達(dá)物位計(jì)2包括用于向表面7發(fā)射電磁信號(hào)的定向天線9。

作為替選方式，雷達(dá)物位計(jì)可以為導(dǎo)波雷達(dá)(GWR)類型，在該情況下，天線9由延伸至物品6中的某種傳輸波導(dǎo)如單導(dǎo)線探針?biāo)娲?/p>

參照?qǐng)D2a，此處，雷達(dá)物位計(jì)2包括電連接至天線9的收發(fā)器11以及電連接至收發(fā)器11的處理電路12。RLG 2還包括內(nèi)部存儲(chǔ)器13?！笆瞻l(fā)器”可以是能夠發(fā)送和接收電磁信號(hào)的一個(gè)功能單元，或者“收發(fā)器”可以是包括單獨(dú)的發(fā)送器單元和接收器單元的系統(tǒng)。收發(fā)器11的元件通常被實(shí)現(xiàn)為硬件，并且形成通稱為微波單元的集成單元的一部分。處理電路可以包括以硬件實(shí)現(xiàn)的模擬處理和數(shù)字處理的組合，其中該數(shù)字處理通過存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器13中并且由嵌入式處理器執(zhí)行的軟件模塊來實(shí)現(xiàn)和實(shí)施。本實(shí)用新型不被限制于特定實(shí)現(xiàn)，并且可以考慮被發(fā)現(xiàn)適于實(shí)現(xiàn)本文所描述的功能的任何實(shí)現(xiàn)。

收發(fā)器11被配置成生成和發(fā)送電磁發(fā)送信號(hào)S_T，該電磁發(fā)送信號(hào)S_T由天線9向物品6的表面7發(fā)射。發(fā)送信號(hào)通常是調(diào)頻連續(xù)波(FWCW)或包括一系列分離脈沖的脈沖信號(hào)。此外，這樣的發(fā)送信號(hào)的各種組合在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。電磁返回信號(hào)S_R通過表面7中的反射來產(chǎn)生，并且由天線9來接收并被饋送回收發(fā)器11。處理電路12被配置成通過分析發(fā)送信號(hào)S_T和返回信號(hào)S_R來確定罐的頂部處的參考位置與表面7之間的距離。針對(duì)該目的的各種信號(hào)處理在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的，并且所述信號(hào)處理通常包括生成“回波曲線”，該“回波曲線”表示作為距參考位置的距離的函數(shù)的回波的幅度。然后對(duì)該回波曲線進(jìn)行分析以識(shí)別由表面產(chǎn)生的回波(通常是相對(duì)強(qiáng)的回波)，并且將距該表面的距離確定為該表面回波的波峰的位置?；谕ǚQ為缺量的所確定的距表面的距離以及罐5的已知尺寸，則可以推導(dǎo)出填充物位。

RLG2還包括此處為串行數(shù)據(jù)總線的物理通信接口14，物理通信接口14允許使用第一雙向數(shù)字通信協(xié)議和第二雙向數(shù)字通信協(xié)議進(jìn)行通信。用作第一協(xié)議的數(shù)字協(xié)議的示例包括Modbus、Profibus和基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線。第二協(xié)議可以為HART。

RLG 2設(shè)置有被配置成分別使用第一協(xié)議和第二協(xié)議進(jìn)行通信的第一通信電路15和第二通信電路16。協(xié)議識(shí)別電路17和控制電路18被連接在通信電路15、16與接口14之間，以便在由該接口接收的所有數(shù)據(jù)到達(dá)通信電路15、16之前將其截取。協(xié)議識(shí)別電路17被配置成對(duì)所截取的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，以確定所述數(shù)據(jù)是根據(jù)第一數(shù)字通信協(xié)議來構(gòu)造的還是根據(jù)第二數(shù)字通信協(xié)議來構(gòu)造的?？刂齐娐?8被配置成取決于檢測(cè)到哪種協(xié)議而將所述數(shù)據(jù)引導(dǎo)至正確的通信電路。

協(xié)議的識(shí)別可以基于各種技術(shù)。例如，電路17可以適用于識(shí)別不同協(xié)議的組幀。替選地，協(xié)議可以采用特定的、可識(shí)別的“消息起始”。HART協(xié)議例如具有可容易地識(shí)別的消息起始。另外的技術(shù)是檢查循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)，其通常展示了正在使用哪種協(xié)議。例如，Modbus協(xié)議具有可以用于可靠地確定所接收的數(shù)據(jù)使用Modbus協(xié)議的CRC。

在有線通信的情況下，接口14中的線路還可以用于對(duì)物位計(jì)供電。替選地，可以提供單獨(dú)的電力連接或內(nèi)部電源。對(duì)數(shù)據(jù)的傳送替選地可以為無線的，則通信電路15、16中之一可以有利地根據(jù)所謂的無線HART通信協(xié)議(IEC 62591)進(jìn)行配置。在該情況下，雷達(dá)物位計(jì)系統(tǒng)1通常包括內(nèi)部本地電源如電池。內(nèi)部電源可以為太陽能供電的。

在圖2a中，接口14連接至主系統(tǒng)3，此處主系統(tǒng)3使用Modbus進(jìn)行通信。協(xié)議識(shí)別電路17將例如通過識(shí)別Modbus前導(dǎo)碼來識(shí)別出根據(jù)Modbus協(xié)議來構(gòu)造數(shù)據(jù)。基于該確定，控制電路18將數(shù)據(jù)引導(dǎo)至第一通信電路15，其被配置成使用此處為Modbus的第一協(xié)議將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至主系統(tǒng)3。

在圖2b中，接口14連接至配置工具20。配置工具20通常為被連接以與雷達(dá)物位計(jì)通信的便攜式單元，例如膝上型計(jì)算機(jī)或其它便攜式計(jì)算裝置。

HART(高速可定址遠(yuǎn)程傳感器)協(xié)議是用于在主系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)裝置之間發(fā)送和接收來自模擬線路的數(shù)據(jù)的通用全球化標(biāo)準(zhǔn)。更具體地，HART協(xié)議是提供智能裝置例如現(xiàn)場(chǎng)裝置與主系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)訪問的雙向通信協(xié)議。HART協(xié)議還包括裝置描述(DD)，該裝置描述將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息以便用戶能夠充分利用現(xiàn)場(chǎng)裝置。包括在HART協(xié)議中的裝置描述使HART針對(duì)配置目的是非常有用的。在一個(gè)實(shí)施方式中，配置工具20可以配置有使得能夠經(jīng)由RS485接口進(jìn)行HART通信的HART通信電路21，但是允許進(jìn)行HART通信的其它方式也是可以的。

協(xié)議識(shí)別電路17現(xiàn)在將例如通過識(shí)別HART前導(dǎo)碼來識(shí)別出根據(jù)HART協(xié)議來構(gòu)造數(shù)據(jù)?；谠摯_定，控制電路18將數(shù)據(jù)引導(dǎo)至第二通信電路16，其被配置成使用此處為HART的第二協(xié)議將配置數(shù)據(jù)傳送至主系統(tǒng)3。

圖3至圖4示出了將配置工具20連接至RLG 2的兩種不同方式。

在圖3中，主系統(tǒng)3和工具20經(jīng)由某種類型的開關(guān)31而每次一個(gè)地連接至RLG 2。在非常簡(jiǎn)單的情況下，開關(guān)簡(jiǎn)單地通過僅將主系統(tǒng)3和工具20中之一連接至物理接口14來實(shí)施。例如，物理接口14可以為RS485接口(也稱為ANSI/TIA/EIA-485標(biāo)準(zhǔn))，其中，主系統(tǒng)3的電線32在物位計(jì)操作期間連接至該RS485接口。在配置期間，電線32是斷開的，作為替代，配置工具的電線33是連接的。

替選地，開關(guān)31被實(shí)施為實(shí)際的開關(guān)裝置。例如，這樣的開關(guān)裝置可以具有連接電線32和電線33二者的兩個(gè)RS485接口34、35。開關(guān)31則可以在第一狀態(tài)與第二狀態(tài)之間進(jìn)行操作，在第一狀態(tài)下，第一接口傳導(dǎo)性地連接至接口14，在第二狀態(tài)下，第二接口傳導(dǎo)性地連接至接口14。

在圖4中，主系統(tǒng)3和工具20二者經(jīng)由網(wǎng)關(guān)41同時(shí)連接至RLG 2。網(wǎng)關(guān)可以為例如FCU2460。在該情況下，主系統(tǒng)3的電線42連接至網(wǎng)關(guān)41的第一輸入端子44，而工具20的電線43連接至網(wǎng)關(guān)41的第二輸入端子45。兩個(gè)輸入端子44、45可以是相同的，例如均為RS485接口，或者它們可以是不同的，例如一個(gè)是RS485接口而另一個(gè)是BELL標(biāo)準(zhǔn)接口。

接口41被配置成確保輸入端子44、45二者均連接至接口14，以同時(shí)連接主系統(tǒng)3和配置工具20。根據(jù)該實(shí)施方式，主系統(tǒng)3在使用工具20對(duì)RLG進(jìn)行配置期間無需被斷開。

本領(lǐng)域技術(shù)人員意識(shí)到，本實(shí)用新型決不限制于上述優(yōu)選實(shí)施方式。相反地，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，許多修改和變型是可以的。例如，現(xiàn)場(chǎng)裝置的細(xì)節(jié)可以與本文中所公開的現(xiàn)場(chǎng)裝置不同。此外，在不影響本實(shí)用新型的原理的情況下，可以使用除所公開的數(shù)字協(xié)議之外的其它數(shù)字協(xié)議。另外，物理接口14可以包括無線通信接口，以使得能夠與主系統(tǒng)3和/或配置工具20進(jìn)行無線通信。