技术领域
[0001] 本
发明涉及一种处理测量系统的异常状况的处理方法，以及一种用于执行该处理方法的相应测量系统。
背景技术
[0002] 过程自动化中的测量系统通常提供
自诊断功能，该功能识别并报告诸如子组件的故障，超过某些限制值等的异常状况。为此目的，系统的所有活动异常状况的列表通常是显示为带有文字描述的数字代码。通常，根据NAMUR推荐NE107，还为每个代码指配类别。如果系统连接到
现场总线，则相同的信息也以特定代码数字地传输到控制室。如果测量系统由不同的组件组成，则有关识别出异常状况的组件的信息也被添加到某些设备的代码中。
[0003] 在系统的输出(
电流输出、继电器、现场总线设备变量等)中，从活动状况代码的列表确定特殊状态并将其附加到输出值(现场总线)或将输出值设置为特定状态值(剩余电流)。对于现场总线，这种状态通常包括“好”、“不确定”或“坏”的分类。然而，它不包含关于此分类的原因或来源的任何信息。不存在从状态代码列表中确定此状态的统一的处理方法。因此，当出现异常状况时，确切地说是在更复杂的测量系统的情况下，容易发生无意或意外行为。
[0004] 一种可能的处理方法是使用所有活动状况代码的列表，经由包含每个输出的表来确定结果输出状态的列表，该输出状态由状况代码产生。借助于优先次序，该列表通常以最差输出状态占优势的方式聚合到与输出端的输出值一起输出的输出状态状态。
[0005] 该处理方法提供异常状况和状态之间的关联，但是，当在源和输出端之间仅添加一个中间处理组件时，已经不再能够确定测量值是否最初来自具有异常状况的源或另一个源。
[0006] 另一已知处理方法是已经确定了源的输出端的输出状态，并将其通过
信号处理组件链传播到输出端，其中每个
信号处理组件
修改输出状态，通常使得输出状态始终保持相同，或恶化但从不改善。在现场总线输出的情况下，通常也会进行相应现场总线标准要求的输出状态代码的重新编码。
[0007] 第二次提到的处理方法具有下列优点：即使在测量值的处理链较长的情况下，也可以保持有关哪些测量值受影响和哪些不受影响的信息。为此目的，关于哪个异常状况导致输出状态的信息完全丢失。
[0008] 两种处理方法的组合能够部分地缓解某些缺点，但使设备行为更加难以理解。
[0009] 测量系统(例如，具有多个连接的
传感器的发送器)越复杂，或者测量系统具有的组件越多，则越难以理解特定异常状况甚至多个同时异常状况的后果。系统可能具有复杂的测量值处理链，这在状况代码列表的常规处理方法中无法正确考虑。例如，在冗余模
块中对多个传感器的测量值进行数学处理，然后将结果值转发到极限值发送器，该极限值发送器然后生成二进制信号，该二进制信号又经由继电器输出并输出到数字现场总线(例如，PROFIBUS)上。如果在该测量值处理链中某处发生异常状况，则它能够直接或间接地影响从那里开始的处理链的一个或多个部分的输出值。
[0010] 以这种方式，过去在任何情况下都不能成功地在所有输出上精确地实现期望的输出状态，并向操作者全面显示输出状态的原因。一方面活动异常状况列表显示给操作者，另一方面提供每个输出值的状态。
发明内容
[0011] 本发明基于在异常状况和输出状态之间建立唯一关联的目标。换句话说，对于长而复杂的处理链，也应确定正确的输出状态。此外，应可能在输出端上精确地向操作者示出哪些异常状况导致了该状态。
[0012] 该目标通过一种用于处理测量系统的异常状况的处理方法来实现，该处理方法包括下列步骤：特别是通过至少一个传感器来检测至少一个测量值，其中，该测量值表示从被测对象得出的值；将测量值数字化；创建数据结构，其中，该数据结构至少包括该测量值作为元素，尤其是，该数据结构包括测量值和相应被测对象的单位；以及如果测量系统或测量值具有异常状况，则将包括至少一个错误代码的至少一个错误代码列表添加到数据结构，其中该错误代码特定于测量值或测量系统的异常状况。
[0013] 本发明涉及一种用于处理和显示异常状况的测量系统的处理方法。这里的目标在于确定每个输出端的适当状态，并弄清哪些异常状况导致这种状态。这通过状况代码列表来解决，这些状况代码与测量值一起从源到输出端贯穿整个处理链。
[0014] 有利
实施例提供了，异常状况为错误、故障、单个组件的故障、超过极限值、
电压供应或功率供应或
能量供应不足、通信干扰、识别无效数据或无效测量值、预期故障的警告、特定操作模式的识别和/或资源不足等。
[0015] 有利实施例提供了，数据结构另外包括测量系统的属性，尤其是以及传感器的属性，诸如测量范围、状况、测量值的检测时间戳等。
[0016] 有利实施例提供了，错误代码包括字母数字错误代码、错误分类——尤其是根据NAMUR NE107的错误分类、从属错误代码和/或关于错误代码发生的
位置的信息。
[0017] 有利实施例提供了，借助于传感器来检测测量值并且由传感器来确定一个以上的测量值。
[0018] 有利实施例提供了，为每个测量值创建单独的数据结构。
[0019] 有利实施例提供了，只有当其相应的异常状况影响、涉及或损害数据结构的至少一个元素时，才将错误代码键入到数据结构中。
[0020] 有利实施例提供了，将错误代码键入所有数据结构中，每个数据结构包含至少一个受相应异常状况影响或损害或以某种其它方式与之相关的至少一个元素。影响还可能与错误代码有关。键入错误代码作为数据结构的错误代码列表的元素。
[0021] 有利实施例提供了，该处理方法还包括下列步骤：将数据结构转发给至少一个处理单元；以及，如果处理单元具有异常状况，则将至少一个其它的错误代码添加到错误代码列表中，其中该错误代码特定于处理单元的异常状况。
[0022] 有利实施例提供了，基于预定义的规则来生成有效的错误代码列表，其中有效的错误代码列表包括一个或多个其它的错误代码，并且删除已经存在于错误代码列表中的一个或多个错误代码。
[0023] 有利实施例提供了，处理单元包括用于多个数据结构的多个输入。
[0024] 有利实施例提供了，处理单元处理、转换或计算数据结构的一个或多个元素，尤其是，处理单元被配置为冗余模块、
温度补偿模块、
控制器、极限值发送器等。处理单元是在数学上计算一个或多个测量值的任何类型的模块。
[0025] 有利实施例提供了，该过程还包括以下步骤：将数据结构转发给至少一个输出单元；以及，输出该数据结构的至少一个元素，尤其是错误代码列表或错误代码列表的一个或多个错误代码。输出单元也可以是处理单元。
[0026] 有利实施例提供了，在输出数据结构的至少一个元素之前，基于预定义的规则来处理和可选地转换错误代码列表。
[0027] 有利实施例提供了，至少一个元素的输出包括在显示器、网络
服务器上的输出，对现场总线、设备
驱动器(DD、DTM)或电流回路的转发。
[0028] 该目标还通过一种用于实现上述处理方法的测量系统来实现。
[0029] 在一个实施例中，测量系统包括至少一个传感器。
附图说明
[0030] 将参考下列附图更详细地描述。
[0031] 图1至图3每个都示出用于执行所要求保护的处理方法的测量系统。
[0032] 图4a/b示出具有其元素或错误代码列表的数据结构。
[0033] 在附图中，相同的特征以相同的附图标记指示。
具体实施方式
[0034] 在示例中，参见图1，测量系统100由以下组件组成，这些组件被设计为
软件或
硬件组件：多个传感器S1..Sn，每个传感器都经由物理或化学测量方法生成至少一个测量值，通常作为电压值。测量值是从被测对象得出的值。因而，例如，被测对象是pH值、电导率、
浊度、
氧含量等。因而，经由传感器来检测测量值。可替选地或另外地，测量值能够经由
接口，例如经由现场总线到达测量系统100，或者然后由测量系统100经由接口来检测测量值。以示例来说，附图标记“S2”可以理解为意指这样的接口。
[0035] 对于每个传感器，存在数字化单元D1..Dn，它将测量值转换为数字数据PVS1..PVSn。出于本
申请的目的，这些数字数据PVS1..PVSn被称为数据结构。数据结构至少包括测量值。
在一个实施例中，数据结构包括多个元素，也就是说，至少测量(数字)值及其物理单位。其它元素例如是还包括诊断信息的属性，以及传感器或测量系统的属性，诸如测量范围、状况、测量值检测的时间戳等。
[0036] 取决于系统配置，将数据结构传递到一个或多个处理单元V1..Vm，处理单元V1..Vm将一个或多个数据结构转换为其它数据结构。特别地，转换数据结构的一个或多个元素。来自数字化和处理单元的过程值处理链在每种情况下都在输出单元A1..Ax处终止，输出单元A1..Ax经由接口I1..Iy(例如，显示器、电流回路、现场总线)将适当转换的数据结构输出到操作员或控制室。
[0037] 如果现在发生异常状况，也就是说，例如错误、故障、单个组件故障、超出极限值、电压供应或功率供应或能量供应不足、通信干扰、检测到无效数据或无效测量值、预期故障的警告、特定操作模式的识别和/或资源不足，会发生以下情况：
[0038] 最初，将唯一的字母数字代码(这里称为“Code1”、“Code2”等)指配给测量系统能够识别的所有异常状况。在这方面参见图2。另外，针对每个错误代码确定如何处理与其相关联的值。对于测量系统100的每个系统组件，可以不同地定义这些行为规则。
[0039] 如果现在数字化单元D1..Dn或处理单元V1..Vm之一处识别出例如“Code1”或“Code2”(等；错误代码通常是字母数字值)的异常状况，则所述单元将代码输入错误代码列表，该列表表示数据结构中的元素。在这方面参见图4a。多个错误代码列表也是可能的。每个错误代码列表包含一个或多个错误代码，在这方面参见图4b。在处理单元中，所接收的数据结构的错误代码列表分别通过识别出的异常状况或其相应的错误代码进行扩展，或者特别是在具有多个输入的处理单元的情况下，从传入错误代码列表经由预定义的行为规则确定有效的错误代码列表，该错误代码列表通过处理单元的错误代码扩展，或者对于输出处理值键入。因而，在第一种情况下，可以添加n个错误代码。在另一种情况下，添加n个错误代码，但也移除m个错误代码。
[0040] 通常，这种方法是将错误代码仅输入到由于异常状况而损害的数据结构中(参见下面的示例)。如果检测到损害整个测量系统100功能的异常状况(例如，
电源电压不足)，则将相应的条件代码附加到系统100的所有数据结构中。
[0041] 在每个输出单元A1..Ax，一方面，现在能够从传入数据结构的代码列表中确定接口特定状态或替换值，以及另一方面，能够输出导致该状态或替换值的代码列表。该错误代码列表或单独的错误代码经由GUI接口(例如，显示器、网络服务器)和设备驱动器(例如，DD、DTM)显示给操作者。如果需要，显示可能限于例如响应实际上会显著确定输出状态的错误代码。
[0042] 图3示出两个传感器SpH1/SpH2，它们每个传递pH值和温度值，这些值经由相应的数字化单元DpH1/DpH2作为过程值PVpH1和PVT1以及PVpH2和PVT2传递到各自的温度补偿模块VTC1/VTC2。
[0043] 测量系统100包括冗余模块，该冗余模块从温度补偿模块VTC1/VTC2接收过程值PVpH1TC和PVpH2TC，并且将两者中的“更好”作为过程值PVpHR传递给两个输出单元AD和AF。
[0044] 测量系统100包括输出单元AD，其将过程值作为文本输出在显示器IDisplay上。
[0045] 测量系统100包括输出单元AF，其将过程值作为编码的数字数据输出在现场总线接口IFieldbus上。
[0046] 在数字化单元DpH1处检测到异常状况“123温度传感器故障”。在数字化单元DpH2处检测到异常状况“234无效校准数据”。
[0047] 另外，过程值PVT1直接传递到输出单元AD，输出单元AD将此过程值作为附加文本输出在显示器IDisplay上。
[0048] 数字化单元DpH1将代码123键入到数据结构的错误代码列表PVT1中，但不对PVpH1键入，因为该过程值不受异常状况的影响。
[0049] 数字化单元DpH2对过程值PVpH2和PVT2两者都键入代码234。
[0050] 温度补偿模块VTC1评估两个输入过程值的错误代码列表。这些错误代码列表导致PVT1被分类为“坏”，并且PVpH1被分类为“好”。根据温度补偿模块的预确定的规则，温度值的状态“坏”意指存在异常“345不可靠温度补偿”。因此，温度补偿的输出过程值PVpHTC1接收到包含代码345(并且仅此一个代码)的错误代码列表。
[0051] 温度补偿模块VTC2评估两个输入过程值的错误代码列表。这些错误代码列表导致PVpH1和PVT1都被分类为“坏”。根据温度补偿模块的预确定的规则，即一定不能将输出值分类为比传入pH值好，因此将包含代码234的错误代码列表附加到经温度补偿的输出过程值PVpHTC2上，即，转发传入pH值列表。
[0052] 冗余模块VR评估两个输入过程值PVpHTC1和PVpHTC2的错误代码列表。这些错误代码列表导致PVpHTC1被归类为“更好”的值，并(与具有代码345的错误代码列表)被转发为PVpHR。
[0053] 输出单元AD评估PVpHR的代码345，并确定该代码将过程值分类为“不确定”。根据预确定规则，它在显示器IDisplay上输出带有值、单位和“不确定”警告符号“(！)”的文本。
[0054] 输出单元AF评估来自PVpHR的代码345，并确定该代码将过程值分类为“不确定”。因此，它以附接的现场总线IFieldbus的代码输出数字数据，其中包含值、单位和“不确定”状态标记。
[0055] 输出单元AD评估PVT1的代码123，并确定该代码将过程值分类为“坏”。根据这种情况的预确定的规则，它在显示器IDisplay上输出带有三个短划线(“---”)的文本，每个短划线都代替值和单位。
[0056] 附图标记列表
[0057] 100 测量系统
[0058] Ax 输出单元
[0059] Dx 数字化单元
[0060] IX 接口
[0061] P 数据结构
[0062] Sx 传感器
[0063] Vx 处理单元
[0064] x 1..n
