СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА, СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ
METHOD OF MONITORING STATE OF FORCE-MEASURING DEVICE, FORCE-MEASURING DEVICE AND FORCE-MEASURING MODULE

Настоящее изобретение относится к способу контроля и/или определения состояния силоизмерительного устройства, в особенности устройства взвешивания, а также силоизмерительного устройства, которое действует для осуществления способа и силоизмерительного модуля, который действует для осуществления способа.
При определении, используемом в данном документе, силоизмерительное устройство включает в себя силоизмерительный модуль и индикатор. Силоизмерительный модуль, в свою очередь, включает в себя электромеханический силоизмерительный элемент, служащий для определения силы, которая функционирует как измерительный преобразователь, в котором он преобразовывает входную величину, которая является механической силой, в электрический выходной сигнал. Специальный тип многочисленных силоизмерительных устройств существует в форме шкалы взвешивания с одним или более устройствами взвешивания, так называемые модули взвешивания. Силоизмерительный элемент конфигурируется в этом случае как элемент взвешивания и служит для механо-электрического преобразования, при этом весовая сила, оказываемая объектом взвешивания, преобразовывается в электрический сигнал. В частности, элемент взвешивания шкалы взвешивания служит для механо-электрического преобразования, при этом весовая сила, оказываемая объектом взвешивания, преобразовывается в электрический сигнал. Силоизмерительный модуль или модуль взвешивания как термин, понимаемый в данном документе, соответственно, обозначает силоизмерительное устройство или шкалу взвешивания без индикатора.
Большие силоизмерительные устройства часто состоят из множества силоизмерительных модулей. Сила, которую необходимо измерить в этом случае, распределяется с помощью механического устройства, в частности плоскости измерения, по множеству силоизмерительных модулей. Каждый силоизмерительный модуль в этом расположении включает в себя силоизмерительный элемент, с помощью которого часть силы, которая воздействует на соответствующий модуль, может быть определена отдельно. Результаты от отдельных силоизмерительных элементов затем проходят в общее устройство вывода, где они комбинируются в общий результат.
Многочисленные силоизмерительные устройства этого типа используются для примера в производственном оборудовании для взвешивания содержимого бассейнов, цистерн, корпусов ядерного реактора и тому подобного. Типично в этих вариантах использования модули взвешивания конфигурируются как модули взвешивания высокой производительности, так называемые элементы взвешивания цистерны или элементы взвешивания ядерного реактора. Для каждого контейнера, который должен быть взвешен, множество модулей взвешивания располагаются между опорами контейнера и основанием. Таким образом, каждая опора контейнера покоится на силоизмерительном модуле. Для того чтобы определить вес контейнера и/или его содержимое, значения измерений, определяемые силоизмерительными модулями, необходимо дополнять, так как каждое значение измерений представляет собой часть массы. Это вычисление в большинстве случаев осуществляется в процессоре и/или контроллере, установленном в прилегающем положении.
Высокопроизводительные силоизмерительные элементы также находят применение как модули взвешивания в шкалах взвешивания для грузовых автомобилей. Шкалы грузовых автомобилей типично имеют несколько измерительных плоскостей или весовых плоскостей, каждая из которых опирается на множество силоизмерительных модулей. Соответственно, каждый силоизмерительный модуль измеряет частичный вес грузового автомобиля и/или одного или более автоприцепов. Результаты измерений отдельных силоизмерительных модулей передаются в терминал, где они дополнительно обрабатываются. Терминал типично располагается на некотором расстоянии от силоизмерительных модулей, например, в контроллере, расположенном вплоть до нескольких сотен метров.
Согласно документу (США) 2004/0245026 терминал, упоминаемый как терминал взвешивания, оборудован устройством отображения, с помощью которого результаты силоизмерительного устройства могут быть выпущены наружу. В дополнение терминал предоставляет силоизмерительному устройству электрическую мощность, все силоизмерительные модули, обслуживаемые электрическим током из этого центрального энергоснабжения. Для передачи результатов измерений и для передачи электрического тока силоизмерительные модули соединены с терминалом с помощью различных кабелей. В этом соединении распределение электрического тока, а также передача результатов измерений направлены по каналу с помощью тех же самых кабелей.
Как расположение кабельных соединений, отдельные силоизмерительные модули соединены с помощью более коротких линий распределителя в устройство распределения, и только последнее имеет прямое соединение с помощью отдельного кабеля, так называемый "круговой" кабель, непосредственно с терминалом. Энергоснабжение и передача значений измерений таким образом соединяются в распределительном устройстве для того, чтобы избежать многочисленных параллельных кабелей.
Электрическое соединение силоизмерительных модулей с помощью распределительных линий и распределительных устройств увеличивает риск ошибок монтажа на установке и в случае ремонта ведет к сложному и длительному процессу нахождения неисправностей в положении ошибки. Таким образом, требование существует, в частности, в больших объектах для простого и эффективного способа контроля состояния силоизмерительного устройства во время функционирования и установки.
Распределительное устройство представлено в DE 101 50 641, в котором состояние источника напряжения, токовых петлей, полярности и обрывов в кабелях обозначены с помощью светоизлучающих диодов. Это устройство допускает диагностику отказов наиболее важных неисправностей, но имеет недостаток, что этот режим индикации не предоставляет точных количественных данных о возможных функциональных отказах. Например, для обозначения сигнализации возможно корректировать напряжение энергоснабжения, даже если в корпус или разъем кабелей проникает влага. Следовательно, возможно, что начинается коррозия, которая, в свою очередь, может привести к полному разрушению силоизмерительного модуля, хотя может быть не замечено никаких изменений в условиях источника напряжения, токовой петли, полярности и обрыва кабеля.
Как дополнительное преимущество, контроль оптической индикации должен иметь место в положении измерительных плоскостей. Это включает в себя относительно большие затраты на персонал, особенно для больших объектов и/или в случае недоступных распределительных устройств.
Настоящее изобретение, следовательно, имеет целью предложить способ для определения состояния силоизмерительного устройства, подходящее силоизмерительное устройство и подходящий силоизмерительный модуль, в частности устройство взвешивания и модуль взвешивания, который позволяет определить состояние силоизмерительного устройства более точным и простым способом.
Эта цель выполняется способом контроля состояния силоизмерительного устройства, силоизмерительное устройство и силоизмерительный модуль, которые имеют признаки, определяемые в независимых пунктах формулы изобретения. Преимущественные варианты осуществления изобретения представлены в дополнительных зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение относится к способу определения состояния силоизмерительного устройства, особенно устройства взвешивания, с помощью, по меньшей мере, одного силоизмерительного модуля, который включает в себя силоизмерительный элемент и средство связи, с терминалом и с, по меньшей мере, одной линией связи, через которую сигналы связи могут передаваться между средствами связи и терминалом. По этому способу электрическое напряжение, по меньшей мере, одной линии связи измеряется, по меньшей мере, однажды во время функционирования силоизмерительного устройства с помощью датчика напряжения, при этом, по меньшей мере, формируется одно значение измерения. По меньшей мере, одно значение измерения и/или результаты на основе обработки последнего, передаются с помощью, по меньшей мере, одной линии связи в терминал и/или в средства связи дополнительного силоизмерительного модуля, и используются для определения параметра состояния силоизмерительного устройства. Так как эти значения напряжения линий связи очень чувствительны в своей реакции на помехи, причины помех могут быть определены очень точно. Дополнительно значения измерений сводятся вместе в терминале, при этом сделан возможным сравнительный анализ значений измерений, приводящий к значительным результатам и/или сложному, многоуровневому анализу состояний. Соответственно, состояние силоизмерительного устройства может определяться очень точно. Способ согласно изобретению, в частности, не ограничен результатами диагностики по ошибкам, но также предоставляет прогностическую информацию относительно развития состояния, которое может ожидаться в будущем. Планирование деятельности по обслуживанию и ремонту следовательно, в значительной степени, облегчается. Так как значения измерений и/или результаты, получаемые из обработки, передаются в терминал, где они центральным образом собираются и обрабатываются, контроль состояния может осуществляться простым способом.
Датчик напряжения силоизмерительного устройства и/или силоизмерительного модуля конфигурируется так, чтобы напряжение, по меньшей мере, одной линии связи являлось измеряемым во время функционирования. Это делает возможным контролировать состояние силоизмерительного устройства продолжительное время без прерывания.
Значение измерения, созданное из этого, может быть аналоговой величиной, например, напряжением, или цифровым форматом, например, численным значением. В дополнение, термин "значение измерения" также охватывает продолжительную временную зависимость измерения, так называемый сигнал измерения. Этот сигнал измерения, аналогично, может быть аналоговой величиной, например, параметром использования сигнала, или цифровым форматом, например, последовательностями численных значений.
В дополнительном варианте осуществления изобретения сигналы связи передаются с помощью системы шин, в частности системы CAN шин. По этой системе шин, средства связи и терминал соединяются постоянно с помощью общей линии связи и отправка, и прием сигналов связи имеет место в схеме управления связью. Это позволяет сохранять очень малый объем и затраты на кабельную разводку. Как конкретная особенность системы CAN шин сигналы связи передаются с помощью, по меньшей мере, двух линий связи. Шина CAN является широко используемым стандартом производства и предлагает преимущество стандартизированной, стабильной и выгодной структуры.
В дополнительном варианте осуществления изобретения временной интервал измерений сохраняется во время функционирования, когда связь между терминалом и средствами связи и/или между средствами связи, по меньшей мере, двух силоизмерительных модулей прерывается и электрическое напряжение измеряется. С помощью сигналов связи и измерений, происходящих в отдельные интервалы, возможно поддерживать их без помех друг для друга.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, используется одно испытательное напряжение для линии связи во время измерения напряжения. Используя испытательное напряжение, формируется заданное изменение напряжений в линии связи, которое допускает более точную интерпретацию значений измерения и, таким образом, улучшенное определение состояния.
Испытательное напряжение может использоваться для линии связи с помощью терминала и/или средств связи, возможно, управляемого с помощью терминала. Таким образом, способ согласно изобретению может использоваться также в случаях, где соединение между терминалом и средствами связи подвергается риску, помехам или прерывается.
В дополнительном варианте осуществления согласно изобретению функциональный отказ, по меньшей мере, одного силоизмерительного модуля, который случился или должен ожидаться, в частности, короткое замыкание распознается средствами связи, при этом средства связи отделяются от линии связи и определение результата измерения осуществляется с помощью оцениваемых и/или интерполируемых и/или экстраполируемых значений измерений, возможно, сопровождаемых предупредительным сигналом. Это позволяет продолжать взвешивание с уменьшенной точностью. В зависимости от требуемой точности и важности неисправного силоизмерительного модуля, результаты могут все еще иметь адекватный уровень точности.
Предпочтительно, чтобы процесс измерения координировался терминалом или средствами связи, особенно, способом, где терминал или средство связи выпускало управляющие команды для синхронизации задержки сигналов связи и/или для синхронизации использования испытательного напряжения и/или для измерения напряжения, по меньшей мере, одной линии связи и/или для синхронизации продолжения сигналов связи и/или для передачи значений измерений и/или результатов, получаемых из обработки значений измерений. Таким образом, полная синхронизация в способе согласно изобретению синхронизируется при управлении терминала.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, положительное напряжение и/или отрицательное напряжение линии связи измеряется в отношении электрического потенциала, в частности, нулевого потенциала. Это позволяет получать дополнительную информацию по изменениям потенциалов напряжений, при этом структура сети силоизмерительного устройства может распознаваться и точность определения состояния может улучшаться.
В дополнительном варианте осуществления изобретения напряжение линии связи контролируется, а именно, по меньшей мере, одно значение измерения и/или результаты, получаемые от обработки последнего, проверяются на соответствие, для по меньшей мере, одного порогового значения, которое может заранее задаваться с помощью переменного значения, и если пороговое значение обнаружено превышенным, инициируются действия, которые конкретно включают в себя передачу сообщений и/или повторную калибровку или выключение соответствующего силоизмерительного модуля, и/или сохранение, по меньшей мере, одного значения измерений и/или результатов, получаемых от обработки последнего в модуле памяти. Эта диагностическая функция делает возможным обратно отслеживать измерение и события, относящиеся к измерению. Дополнительно, передача данных в терминал может быть значительно снижена, так как сообщаются только данные, относящиеся к значимым событиям.
Пороговые значения могут определяться с помощью теоретических вычислений, принимая во внимание, в частности, сопротивления электропроводки соединительного кабеля, внутренних сопротивлений средств связи и сопротивлений терминала и/или с помощью, по меньшей мере, одного эталонного измерения. Значения эталонного измерения могут быть получены предпочтительно от измерений в недавно установленном и/или недавно калиброванном силоизмерительном устройстве и сохраняемом в модуле памяти. Эталонные значения и/или пороговые значения могут быть также приняты из руководств и функциональных инструкций. В дополнение они могут быть также заданы производителем или переданы для установки от производителя как необходимые. В частности, выгодно сохранять эталонные значения и/или пороговые значения в отдельных силоизмерительных модулях, при этом может достигаться модульная взаимозаменяемость модулей.
Этот вариант осуществления изобретения подходит для расположения силоизмерительных модулей, которые имеют простую и ясную структуру, так как пороговые значения могут в этом случае определяться простым способом. В дополнительном варианте осуществления изобретения, в котором все кабели с модульным соединением имеют в основном идентичное сопротивление проводника, в частности, в основном идентичную длину, материалы и поперечное сечение проводника, теоретические целевые значения и пороговые значения, в частности, легко определить.
В дополнительном варианте осуществления изобретения средства связи имеют возможность переключаться с помощью устройства переключения между, по меньшей мере, одним генератором для сигнала связи, в частности, CAN-контроллер и, по меньшей мере, одним генератором, для по меньшей мере, одного испытательного напряжения. Таким образом, переключение реализуется минимальным способом, в частности, если устройство переключения управляется микропроцессором, например, с помощью модуля контроллера средств связи.
Каждый силоизмерительный модуль может дополнительно иметь устройство для определения и/или контроля напряжения энергоснабжения, в частности, положительное напряжение и/или отрицательное напряжение. Это напряжение может упоминаться как общий потенциал, если доступен, в частности, нулевой потенциал (GND). Эти напряжения допускают получение значимой дополнительной информации по состоянию силоизмерительного устройства.
В дополнительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, два силоизмерительных модуля, соединены непосредственно друг с другом с помощью кабеля модульным соединением, который служит для передачи связи от одного другому. В качестве результата общая длина требуемых соединительных кабелей может быть явно снижена и стабильность силоизмерительного устройства может быть увеличена.
В предпочтительном варианте осуществления силоизмерительный модуль включает в себя вычислительный модуль и модуль памяти, при этом программа выполняется в вычислительном модуле, который сравнивает значения измеряемого напряжения с, по меньшей мере, одним пороговым значением, которое задается заранее с помощью переменного значения в модуле памяти и/или вычислительного модуля. В дополнение силоизмерительный модуль предпочтительно включает в себя модуль памяти, где значение измерения, которое было обнаружено, и/или результаты, полученные обработкой, он может сохраняться для дополнительной обработки.
Предпочтительно, силоизмерительное устройство включает в себя таймер, который доступен модулю вычислений, так чтобы программа могла назначать временные значения для каждого из определяемых значений, и сохранять пару значений в модуле памяти. Это предоставляет возможность, что потенциально разрушительные события могут отслеживаться и если временная последовательность значений напряжения оценивается, например, техническим специалистом сервисной службы, возможно повторно отслеживать историю и получать информацию по среде силоизмерительного устройства и возможно инициировать измерения для удаления помех.
Понимание термина "вычислительный модуль" охватывает все элементы сигнальной обработки, например, аналоговые схемы, цифровые схемы, интегральные схемы, процессоры, компьютеры и тому подобное, которые служат для сравнения сигналов, сформированных датчиком для значений, которые уже сохранены или установлены в вычислительном модуле. Эти значения, в частности, максимальные значения, пороговые значения и использование ограничительных значений могут исходить из инструктивной литературы, таким образом, как стандарты национальной или международной нормы, они могут быть созданы из сравнительных измерений, или они могут определяться производителем силоизмерительного устройства. Если необходимо, силоизмерительное устройство может также включать в себя множество вычислительных модулей; может, например, существовать выделенный модуль вычислений для каждого из установленных датчиков.
Если силоизмерительное устройство имеет модуль вывода, в частности, экран устройства отображения модуля указания и функционирования и/или по меньшей мере, один светоизлучающий диод и/или принтер, предпочтительным этапом способа является доставка в модуль вывода сигнала, который зависит от измеряемого напряжения. Таким образом, пользователь силоизмерительного устройства постоянно информируется об окружающих условиях в отношении нарушений напряжения.
Термин "модуль вывода" обозначает какие-либо аналоговые или цифровые системы передачи, сообщения и предупреждения, при этом значения измерений и/или сигналы датчиков, формируемые датчиком, и/или сигнал вывода вычислительного модуля может быть представлен с помощью соответствующего средства, например, звука, света, вибраций, электрических сигналов, электромагнитных импульсов, численных выводов и тому подобного и передаются в другие измерительные приборы, например, в дополнительные устройства вывода, системы координации, терминалы и тому подобное. Этот модуль вывода, следовательно, также может являться транспондером или передатчиком, который отсылает сигналы датчика и/или сигналы вывода, например, в портативный измерительный прибор. С помощью модуля вывода предупреждение может быть указано для пользователя, событие может быть передано на модуль памяти, или даже возможно непосредственно предупреждать производителя или его служебную организацию, например, по Интернету.
Если, по меньшей мере, одно пороговое значение превышено, измерение сначала повторяется один или более раз, особенно, если силоизмерительное устройство или вычислительный модуль, соединенный с последним, находит значение напряжения, которое должно быть величиной, где он имел бы влияние на стабильность сигнала измерений. В качестве альтернативы или синхронной меры, может инициироваться аварийный сигнал и/или процесс измерений может быть прерван и/или блокироваться. В качестве другого возможного ответа модуля электронного измерения или силоизмерительного устройства, может быть отменено обозначение готовности. В отношении обратной прослеживаемости, в частности, является выгодным, если значение напряжения сохраняется вместе с временным значением в журнале регистрации в модуле памяти.
Если калибровка является незаконченной в силоизмерительных устройствах с возможностями калибровки, а именно шкал взвешивания, калибровка не осуществляется правильно, если пороговое значение превышено, но будет отложено до тех пор, пока сигнал последовательно не вернулся ниже порогового значения.
В преимущественном этапе способа по меньшей мере, один датчик контролируется, проверяя значения измерений или сигналы датчика от него до вычислительного модуля, по меньшей мере, периодически в вычислительном модуле с помощью сравнения с проверочными значениями и значениями допуска проверки, сохраняемыми в модуле памяти. Если отклонение от проверочных значений обнаружено или если указанные значения допуска проверки нарушены, регистрируется ошибка и передается в модуль вывода. Это увеличивает уверенность, предоставляемую способом.
Подробности силоизмерительного устройства согласно изобретению, силоизмерительный модуль согласно изобретению и способ согласно изобретению станут очевидными из описания примеров вариантов осуществления, показанных на чертежах, при этом
Фиг. 1 схематично представляет собой силоизмерительное устройство, силоизмерительный модуль которого показан в поперечном разрезе, который включает в себя силоизмерительный элемент и средства связи и который соединен с терминалом с помощью линии связи;
Фиг. 2 схематично представляет собой вариант осуществления средств связи с датчиком напряжения, при этом линия связи на фиг. 2а показана как пример двухпроводного соединения и на фиг. 2b как шинное соединение CAN с устройством переключения;
Фиг. 3 представляет собой временной профиль напряжения сигнала в качестве упрощенного примера изобретения, с фиг. 3а, который показывает профиль используемого напряжения, фиг. 3b, который показывает профиль сигнала в датчике напряжения, и фиг. 3с, который показывает временные отрезки взаимодействия, интервал измерений, и точки во времени измерения;
Фиг. 4 указывает упрощенное представление дополнительного варианта осуществления способа согласно фиг. 3, исключая, что взаимодействие имеет место по шинному соединению CAN, с фиг. 4а, который показывает профиль двух используемых напряжений, и фиг. 4b, который показывает профиль сигналов двух линий связи в датчике напряжения;
Фиг. 5 показывает упрощенную схему цепи силоизмерительного устройства согласно изобретению с терминалом, от 1 до n силоизмерительными модулями, соединенными друг с другом цепеобразным образом, сопротивлениями проводника, конечными сопротивлениями, электрическими напряжениями и нулевым соединением;
Фиг. 6 показывает упрощенную блок-схему силоизмерительного устройства согласно изобретению с помощью терминала, от 1 до n соединенных силоизмерительных модулей, при этом один модуль функционирует как главный, как представлено вторым модулем на фиг. 6а и с помощью n-ого модуля на фиг. 6b.
Фиг. 1 показывает силоизмерительное устройство 200 согласно изобретению в форме устройства взвешивания наполнения резервуара. Для взвешивания контейнера расположено множество силоизмерительных модулей 244 между опорами контейнера 230 и основанием 231, так чтобы каждая опора контейнера 230 опиралась на силоизмерительный модуль 244. Для того чтобы определить вес контейнера и/или его содержимое, значения измерений, формируемые силоизмерительными модулями 244, необходимо дополнять, так как каждое значение измерений представляет собой часть массы. Для осуществления дополнения значения измерений отдельных силоизмерительных модулей 244 передаются в терминал 206, где они обрабатываются и представляются на устройстве 207 отображения. Терминал 206 расположен в удаленно расположенном контроллере 280.
Силоизмерительный модуль 244 включает в себя силоизмерительный элемент 210, который заключен в корпусе 220. Как правило, корпус 220 приварен к силоизмерительному элементу 210 и надежно уплотнен в отношении окружающей среды силоизмерительного устройства 200. В осуществлении измерения, силоизмерительный элемент 210, а также корпус 220 эластично сжимаются. Деформация силоизмерительного элемента 210 измеряется с помощью силоизмерительного элемента 210 и значения измерений результатов из их обработки направляются в средства 248 связи.
Мощность силоизмерительного модуля 244, в частности ассоциированной электронной схемы, силоизмерительный элемент 210 и средства 248 связи предоставляются с помощью средств 246 распределения мощности, которым, в свою очередь, предоставляется мощность P.
Каждый силоизмерительный модуль 244 соединяется с помощью распределительной линии 201 с распределительным устройством 202. Распределительное устройство 202, в свою очередь, соединяется с помощью сегментного кабеля 203 с соединителем 204 сегмента. Соединитель 204 сегмента, в конечном счете, соединяется с помощью кабеля 205 терминала с контроллером 280. Кабель терминала, так называемый "круговой кабель", преодолевает основное расстояние между соединителем 204 сегмента и контроллером 280 и таким образом создает прямое соединение с терминалом 280. Соединитель 204 сегмента соединяет два независимых, физически разделенных сегмента многочисленных силоизмерительных устройств 200 вместе. Сегмент существует в каждом случае, созданном измерительной плоскостью 240, ассоциированными силоизмерительными модулями 244, распределительными линиями 201, распределительным устройством 202 и кабелем 203 сегмента.
Этот модуль 270 энергоснабжения многочисленных силоизмерительных устройств расположен в контроллере 280 и включен в терминал 206. Распределение мощности происходит с помощью кабеля 205 терминала, соединителя 204 сегмента, кабеля 203 сегмента, распределительного устройства 202, и в конечном счете, с помощью распределительной линии 201 в форме тока Р со средством 246 энергоснабжения отдельных силоизмерительных модулей 244.
Тем же самым образом, средства 248 связи силоизмерительных модулей соединены с терминалом 206, для того, чтобы передавать сигналы связи С, обрабатываемые результаты R и значения M измерений. Тем не менее значения измерений передаются в противоположном направлении энергоснабжения, т.е. от средств 248 связи через распределительную линию 201, распределительное устройство 202, кабель 203 сегмента, соединитель 204 сегмента, кабель 205 терминала с терминалом 206 в контроллере 280. Распределительная линия 201, кабель 203 сегмента и кабель 205 терминала совместно упоминаются как линия 212 связи.
В качестве примеров для возможных вариантов осуществления изобретения, простое двухпроводное соединение показано на фиг. 2а и шинном соединении CAN на фиг. 2b. Естественно, многие другие возможности передачи также вероятны, в конкретных способах модуляции с измерениями сигналов несущей или измерениями интенсивности сигнала в передачах оптического сигнала.
Передача значений M измерений и/или обрабатываемых результатов R последнего в терминал 206 может отсылаться либо с временным смещением через линию 212 связи, которая измеряется, или может отсылаться одновременно во время измерения с помощью определенной выделенной линии 212 связи, радио соединения или оптического соединения.
s
Фиг. 2а показывает схематическое представление варианта осуществления средств 248 связи согласно изобретению, с датчиком SENS напряжения, который служит для измерения напряжения V между линиями 212 связи. Вместо измерения разницы между линиями 212 связи, также возможно измерять разницу в потенциале между линией 212 связи и нулевым потенциалом.
Датчик SENS напряжения соединен с контроллером PROC, так чтобы управляющие команды и значения измерений, а также обрабатываемые результаты R могли обмениваться между ними. Датчик может конфигурироваться, например, как измерительное устройство для определения падения напряжения с помощью резистора.
Модуль PROC контроллера дополнительно соединяется с силоизмерительным элементом для того, чтобы аналогично обмениваться управляющими командами и значениями измерений, связанными с измерениями силы. Модуль PROC контроллера дополнительно соединяется с модулем отправки и приема, так называемый приемопередатчик TX/RX для того, чтобы отправлять сигналы связи С, в конкретных значениях М измерений и/или результаты R, получаемые от их обработки в терминал 206, и/или для приема управляющих команд из терминала 206.
SH
SL
В аналоговом представлении, как на фиг. 2а, фиг. 2b показывает вариант осуществления средств 248 связи согласно изобретению с двумя датчиками SENS_H, SENS_L напряжения, которые служат для измерения напряжений F и F между различными линиями CAN_H и CAN_L линии 212 связи и нулевым потенциалом GND. Вместо нулевого потенциала GND также возможно измерять только разницу в потенциале между линиями CAN_H и CAN_L, хотя определенные части информации могут, следовательно, потеряться, которые являются релевантными для определения состояния силоизмерительного устройства 200.
В аналогичном способе фиг. 2а датчики SENS_H и SENS_L напряжения соединены с модулем PROC контроллера. Для обмена значениями измерений и/или результатами, полученными от их обработки, в дополнение существует контроллер CAN-CONT, соединенный с модулем PROC контроллера. Таким образом, взаимодействие всегда исполняется через этот контроллер CAN-CONT и только потом через приемопередатчик TX/RX и линию 212 связи с терминалом 206.
T
T
T
TH1
TH2
TL1
TL2
Средства 248 связи дополнительно включают в себя элемент SW переключения, который управляется модулем PROC контроллера, при этом распространение сигнала приемопередатчика TX/RX может быть переключено. Таким образом, становится возможным переключаться между контроллером CAN-CONT и генераторами испытательных напряжений V. Испытательные напряжения V являются предпочтительно константой и генераторы могут формировать испытательные напряжения V при управлении модулем PROC контроллера в различных точках во времени с различными значениями напряжения, например, V,V, V и V. Переключающий элемент SW может конфигурироваться многими различными способами, например, как переключатель, как реле, как логический вентиль или как микропроцессор, или как часть этих элементов цепи, в частности как порт микропроцессора.
T
s
C
M
s
В упрощенном представлении фиг. 3 показывает способ измерения напряжения вдоль временной оси t с помощью средств 248 связи согласно фиг. 2а. Фиг. 3а показывает пример для временного профиля напряжения V в терминале 206 относительно нулевого потенциала GND. Фиг. 3b показывает пример временного профиля напряжения V в средствах 248 связи относительно нулевого потенциала GND, и фиг. 3с показывает временные сегменты связи T, интервал T измерений и промежутки T измерений.
Измерения датчика SENS напряжения инициируются управляющей командой модуля PROC контроллера, и значения измерений, определяемые в процессе, снова передаются от датчика SENS в модуль PROC контроллера. Отдельные точки во времени измерений могут передаваться от терминала 206 в модуль PROC контроллера во время фазы взаимодействия. Значения измерений датчика напряжения и/или результаты, полученные от их обработки могут передаваться с помощью приемопередатчика TX/RX и линии 212 связи в терминал 206, возможно вместе с другими данными.
c
1
2
3
4
5
1
2
3
1
2
3
4
5
На первой фазе управляющая информация сообщается в течение времени T связи от терминала 206 в средства 248 связи. Таким образом, определенные промежутки t, t, t, t, t могут быть заданы как синхронные для всех силоизмерительных модулей 244. Управляющая информация может означать, например, что все средства 248 связи установлены в промежуток t на 10 секунд после приема управляющей информации, промежуток t тремя секундами позже, промежуток t двумя секундами позже и т.д. Также вероятно, что промежутки t, t, t, t, t реализованы с помощью других форм синхронизации, например, с помощью средств когерентных таймеров, отдельных линий синхронизации или с помощью синхронизированных часов.
1
K
M
M
T
В момент t временной сегмент для взаимодействия T прерывается и начинается интервал T измерений. Таким образом, временной профиль напряжения средств 248 связи в течение измерения временного интервала T не регистрируется как сигнал связи, но как испытательное напряжение V.
T1
T2
T3
2
3
4
s
s
s
T1
T2
T3
В варианте осуществления согласно фиг. 3, три заданных испытательных напряжения V, V и V используются терминалом 206 для линии 205 связи в промежутки t, t, t измерений, которые показаны вместе на чертеже как T. Напряжение в моменты T измерений сохраняется в основном постоянным, тогда как напряжение между временными точками T может принимать произвольные значения, в частности произвольные переходные напряжения. Эти испытательные напряжения V, V и V являются предпочтительно отличающимися друг от друга и охватывают настолько, насколько возможен полный интервал напряжений сигналов связи.
2
3
4
s
S1
S2
S3
K
Измерения датчика SENS напряжения в интервалы t, t, t, совместно обозначенные как T, инициируются с помощью управляющих команд модуля PROC контроллера. Значения V, V и Vизмерений, как определено датчиком SENS напряжения и/или результатами, полученными от их обработки, последовательно передаются от датчика SENS напряжения в модуль PROC контроллера. В конечном итоге, измеряемые значения и/или результаты, получаемые от их обработки, передаются через линию 205 связи в терминал 206 во время фазы Tсвязи и состояние силоизмерительного устройства 200 определяется из них.
Дополнительный вариант осуществления силоизмерительного устройства 200 согласно изобретению проиллюстрирован на фиг. 4. Форма представления является аналогичной на фиг. 3, исключая, что в этом случае, взаимодействие имеет место как передача данных с помощью шины CAN с помощью двух линий CAN_H и CAN_L связи.
TH
TL
TH
TL
3
4
3
TH1
TL1
4
TH2
TL2
Фиг. 4а показывает пример временного профиля напряжения Vлинии CAN_H связи и пример временного профиля напряжения V линии CAN_L связи, упоминаемого в обоих случаях в отношении нулевого потенциала GND. Эти напряжения могут использоваться терминалом 206, но также средствами 248 связи какого-либо силоизмерительного модуля. В последнем случае датчики V и Vнапряжений соединены в цепь с помощью переключающего элемента SW средств 248 связи. В проиллюстрированном варианте осуществления измерения выполняются в интервалы t и t. Это выполняется с помощью соединения во время интервала t напряжения V с линией CAN_H связи и напряжения Vс линией CAN_L связи, и с помощью соединения во время интервала t напряжения V с линией CAN_H связи и напряжения Vс линией CAN_L связи.
SH
SL
SH2
SL2
SL2
2
SHE
SL3
3
vs2
2
vs3
3
c
M
5
Фиг. 4b показывает примеры временного профиля напряжения V в линии CAN_H связи и временный профиль напряжения V в линии CAN_L связи, в обоих случаях упоминаемый в отношении нулевого потенциала GND в средствах 248 связи дополнительного силоизмерительного модуля 244. Значения измерений напряжений, как определено датчиками SENS_H и SENS_L, предоставляют значение для Vв линии CAN_H связи и Vв линии CAN_H связи и Vв линии CAN_L связи в промежутке tи значение Vв линию CAN_H связи и Vв линию CAN_L связи в промежуток t, в каждом случае упоминаемый в отношении нулевого потенциала GND (белые стрелки). Как описано выше, также возможно осуществлять измерения без ссылки на нулевой потенциал с помощью непосредственного измерения разницы в потенциалах между линиями CAN_H и CAN_L связи, т.е. Δ в момент t и Δ в момент t(серые стрелки). Согласно процедуре, как описано в контексте фиг. 3b, значения измерений и/или результаты, полученные из их обработки, передаются во время фазы T взаимодействия после окончания интервала T измерений, т.е. после момента t с помощью линии 212 связи в терминал 206, и определяется основанное на них состояние силоизмерительного устройства 200.
HR
IC
T
LC1+
LCn+
LC1-
LCn-
TM+
TM-
Фиг. 5 показывает упрощенную блок-схему силоизмерительного устройства 200 с терминалом 206 и с 1 по n силоизмерительных модулей 244 (1)... 244(n), которые соединены друг с другом так, чтобы они создавали цепочку. Сопротивления R линии проводника представляют собой сопротивление линии проводника кабеля 205 терминала и сопротивления R представляют собой сопротивление линии проводника кабеля 250 соединения с модулем. Контактные сопротивления R функционируют как контакты линий 212 связи, которые являются выгодными особенно в случае конфигурации шин линии 212 связи. Также показаны напряжения V,... V, V,..., Vсредств 248 связи, напряжения V, V в терминале 206 и общей линии GND заземления.
HR
IC
HR
IC
LCi+
LCi-
Сопротивления R, Rпроводника представляют собой соответствующие значения R сопротивления кабеля 205 терминала и R кабеля 250 соединения с модулем. Соответственно, положительное напряжение V и отрицательное напряжение V линий 212 связи относительно общего нулевого потенциала может измеряться в каждом силоизмерительном модуле 244(i), 1≤i≤n. Эти напряжения являются характерными для каждого отдельного силоизмерительного модуля 244(1)... 244(n). Нулевой потенциал установлен экраном кабеля и/или с помощью корпусов силоизмерительных модулей 244(1)... 244(n) и, в частности, с помощью соединения всего силоизмерительного устройства 200 с заземлением.
LC1+
LCn+
LC1-
LCn-
Предпочтительно, чтобы измеряемые напряжения V,..., V,..., V,..., Vсравнивались с ожидаемыми значениями или с пороговыми значениями и/или значениями допуска. Когда эти значения превышены, это сообщается в терминал с помощью определенных сигналов. Терминал может, соответственно, инициировать действия, например, оповещение, информирование или предупреждение пользователя, или корректировка значений измерений, или калибровка, или настройка измерительного устройства.
IC
LC1+
LCn+
LC1-
LCn-
HR
В этом варианте осуществления изобретения сопротивления проводников R кабелей 250 с соединением модуля являются в основном идентичными. Это может достигаться с помощью подходящего выбора длины, материалов и проводимого поперечного сечения отдельных проводников в кабеле 250 с соединением модуля. Таким образом, значения, которые ожидаются, и соответствующие пороговые значения для напряжения V,..., V,..., V,..., V могут быть найдены с помощью простого вычисления. Аналогичным образом, в основном идентичные значения R сопротивления проводника кабеля 205 терминала достигаются с помощью соответствующего выбора соединительных кабелей для кабеля 205 терминала. Тем не менее вычисление значений, которые ожидаются, и пороговых значений может также осуществляться без проблемы в сопротивлениях проводников произвольной амплитуды.
M
T
s
c
TM
Фиг. 6 показывает упрощенный схематический чертеж силоизмерительного устройства согласно изобретению с терминалом 206 и от 1 до n силоизмерительных модулей 244, которые соединены друг с другом. Один из силоизмерительных модулей 244 в этом расположении функционирует как ведущее устройство MS, тогда как другие (n-1) силоизмерительные модули 244 функционируют как подчиненные SV. Во время испытательной фазы T, ведущий MS использует одно или более испытательных напряжений Vв линиях 212 связи. Напряжение Vв силоизмерительных модулях 244 измеряется с помощью подчиненных SV в более поздний промежуток во время фазы T взаимодействия, передаваемой в терминал 206 или в ведущее устройство MS (черная стрелка). Фиг. 6а показывает второй силоизмерительный модуль 244, действующий как подчиненный SV, и фиг. 6b показывает n-тый силоизмерительный модуль 244, действующий как подчиненный SV. Любой из силоизмерительных модулей 244 может принимать на себя функцию ведущего устройства MS, типично под управлением терминала 206. Собираемые и в некоторых случаях обрабатываемые значения измерений передаются от ведущего устройства MS в терминал 206 (белая стрелка). Более того, терминал 206 сам по себе может также принимать функцию подчиненного SV в том, что он измеряет напряжения V в терминале 206 и передает значения измерений в ведущее устройство MS.
В вариантах осуществления согласно изобретению средства 248 связи могут в зависимости от конфигурации силоизмерительного устройства 200 и терминала 206, автоматически передавать необходимую информацию в терминал 206 либо постоянно, либо периодически и/или случайно или после того, как произошло изменение. Естественно, также возможно, что терминал 206 опрашивает средства 248 связи для информации, например, значения измерений или результаты измерения либо постоянно, либо периодически и/или согласно случайному принципу.
Способ согласно изобретению может осуществляться с помощью централизованных и/или децентрализованных частей контроллера установки, например, с помощью терминала 206 и/или соединительного модуля 201 и/или силоизмерительного модуля 244, которые оснащены с этой целью соответствующими действующими программами. Тем не менее также возможно разделить задачи между различными уровнями управления процессом. С помощью соответствующих мер, способ согласно изобретению может быть таким образом осуществлен на любой одноуровневой или многоуровневой установке при небольших затратах. Терминал 206 и/или соединительный модуль 201 может быть также установлен в мобильном измерителе, который может с помощью радиосоединений вызывать отдельные значения измерений и/или результаты измерений. Для радиовзаимодействия отдельным силоизмерительным модулям 244 может быть указан идентификационный код, который, как известно, и осуществляется в решениях текущего состояния уровня техники для многих приложений.
Примеры вариантов осуществления, представленные в описании, не подразумевают обозначать, что настоящее изобретение ограничено вариантами расположения только одного силоизмерительного элемента в только одном силоизмерительном модуле. Как понимают обычные специалисты в данной области техники, изобретение может использоваться аналогично в вариантах расположения, содержащих, по меньшей мере, два элемента взвешивания в силоизмерительном модуле.
Кроме того, нет последствий в отношении объекта изобретения, как измерения и предупреждения хронологически координируются. Сообщения/предупреждения могут происходить в реальном времени, а также с временным смещением относительно измерений.
Список символов ссылок
200
силоизмерительное устройство
201
распределительный кабель
202
распределительное устройство
203
сегментный кабель
204
сегментный соединитель
205
кабель терминала
206
терминал
207
устройство отображения
210
силоизмерительный элемент
212
линия связи
220
корпус
230
опора контейнера
231
основание
240
измерительная плоскость
244
силоизмерительный модуль
246
средство распределения мощности
248
средства связи
250
модуль соединения с кабелем
270
модуль энергоснабжения
280
контроллер
С
сигнал связи
M
значение измерения
R
результат измерения
GND
нулевой потенциал
V<sub>T</sub>, V<sub>T1</sub>,
V<sub>T2</sub>, V<sub>T3</sub>
V<sub>TH</sub>,
V<sub>TH1</sub>,V<sub>TH2</sub>,
V<sub>TL</sub>, V<sub>TL1</sub>,
V<sub>TL2</sub>
испытательное напряжение
V<sub>S</sub>, V<sub>S1</sub>,
V<sub>S2</sub>, V<sub>S3</sub>,
V<sub>SH</sub>,
V<sub>SHl</sub>,V<sub>SH2</sub>
V<sub>SL</sub>,V<sub>SL1</sub>
V<sub>SL2</sub>
напряжение в датчике
ΔV<sub>S1</sub>,
ΔV<sub>S2</sub>
разница напряжений
V<sub>TM+</sub>
V<sub>TM-</sub>
напряжение в терминале
V<sub>CLi+</sub>
V<sub>CLi-</sub>
напряжение в силоизмерительноммодуле
R<sub>HR</sub>
R<sub>IC</sub>
сопротивление проводника
R<sub>T</sub>
контактное сопротивление
t
время
t<sub>1</sub>, t<sub>2</sub>, t<sub>3</sub>, t<sub>4</sub>, t<sub>5</sub>
точки во времени
T<sub>c</sub>
временной сегмент для взаимодействия
T<sub>M</sub>
измерительный интервал
T<sub>s</sub>
точка во времени для измерения
MS
ведущее устройство
SV
подчиненный
SW
переключательный элемент