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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

  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

  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 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,存在着智能的兼容和互换性问题,影响了总线式智能的应用。

  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/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(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。

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