网络化智能传感技术发展浅析

作者：时间：2014-02-21来源：网络收藏

　　⑶ 互操作性

　　互操作性的含义来自不同制造厂的现场设备，不仅可以互相通信，而且可以统一组态，构成所需的控制回路，共同实现控制策略。

　　⑷ 分散功能块

　　FCS废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散地分配给现场仪表，实现了彻底的分散控制。

　　⑸ 通信线供电

　　现场总线的常用传输介质是双绞线，通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量。

　　⑹ 开放式互连网络

　　现场总线为开放式互连网络，既可与同类网络互连，也可与不同网络互连，还可以实现网络数据库共享。

　　3.2 现场总线存在的不足

　　现场总线技术自20世纪80年代产生以来，一直受到人们的极大关注，被誉为自控领域的一次革命。进入90年代以来，现场总线控制系统一度成为人们的研究热点，各种各样的现场总线产品不断涌现。随着现场总线控制系统在生产现场的实际应用，基于现场总线的智能传感技术也面临着诸多问题。

　　一方面，现场总线国际标准的制定因技术、商业利益等原因造成多标准共存。IEC 61158规定了FF、Profibus等8种现场总线标准，加上IEC TC17已通过的3种现场总线国际标准（ICE 62026），导致目前现场总线国际标准共有12种之多。由于各个标准采用的通信协议完全不同，存在着智能传感器的兼容和互换性问题，影响了总线式智能传感器的应用。

　　另一方面，现场总线还存在着瓶颈问题。表现在：现场总线切断后，系统有可能产生不可预知的后果；系统组台参数过于复杂，且其设定的好坏对系统性能影响很大；生产运行需大量人机数据交换，现场总线系统的通信容量有限，容易造成信息流的阻塞。

　　4、基于IEEE P1451接口标准族的智能传感技术

　　IEEE P1451标准族是基于目前现场总线标准不一，各种现场总线标准都有自己规定的通信协议，互不兼容，从而给智能传感技术的应用、扩展和维护等带来不利影响的基础上提出来的。目的是通过定义一整套通用的通信接口，大大简化由传感器/执行器构成的各种网络控制系统，解决不同网络之间的兼容性问题，并能够最终实现各个厂家的产品相互之间的互换性与互操作性。

　　4.1 IEEE P1451智能变送器接口标准族简介

　　IEEE P1451提议标准族定义了变送器（传感器或执行器）的软硬件接口。该组所有标准都支持电子数据表（TEDS）概念，这为变送器提供了自识别（self-identification）和即插即用(plug-and-play)功能。以下是IEEE P1451家族系列标准的简要介绍。

　　⑴　IEEE P1451.0[3]
　　IEEE P1451.0提议标准，即通用的功能、通信协议和变送器电子数据表格式（Common Functions，Communication Protocols，and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats）。IEEE P1451提议标准族由几个标准组成，尽管它们之间有共同的特征，但是却不存在通用的功能、通信协议和电子数据表格式的设置，这影响了这些标准之间的互操作性，阻碍了这些标准在用户群中的广泛使用。IEEE P1451.0提议标准就是为解决这一问题提出来的，通过定义一个包含基本命令设置和通信协议的独立于NCAP到变送器模块接口的物理层，为不同的物理接口提供通用、简单的标准，以达到加强这些标准之间的互操作性。

　　⑵ IEEE Std 1451.1[4]

IEEE Std 1451.1标准，即智能变送器网络应用处理器信息模型（Network Capable Application Processor（NCAP）Information Model for smart transducer），1999年7月通过了IEEE认可。该标准采用面向对象的方法精确地定义了通用的智能传感器信息模型，涵盖了网络化变送器的各种应用，通过一个标准的应用编程接口（API）来实现从模型到网络协议的映射，采用一系列功能模块比如I／O驱动硬件抽象等来支持各种各样的变送器，如图3所示。

　　⑶ IEEE Std 1451.2[5]

　　IEEE Std 1451.2标准，即变送器与微处理器通信协议和变送器电子数据表格式（Transducer to Microprocessor Communication Protocols and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats），1997年9月通过了IEEE认可。该标准具体定义了电子数据表格式TEDS和一个10线数字接口TII（Transducer Independent Interface）以及变送器与微处理器间通信协议（如图4所示），使智能传感器／执行器模块具有了即插即用能力，测控网络也可以通过访问TEDS来监测和配置传感器／执行器通道。