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物联网传感器技术:有线智能网络传感器

时间:2023-11-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,有线智能网络传感器主要有基于现场总线的有线智能网络传感器和基于以太网的有线智能网络传感器两大类。

物联网传感器技术:有线智能网络传感器

目前,有线智能网络传感器主要有基于现场总线的有线智能网络传感器和基于以太网的有线智能网络传感器两大类。两种传感器技术比较起来,各有特点和适用范围,在应用上还存在着一定的互补性。两种传感器技术的基本思想都是针对传统测控系统的不足,使得检测信号在现场级就实现全数字化,从而避免了模拟信号在传输过程中信号易衰减和易受干扰等问题。因此,两者在底层的硬件部分结构大致相同。基于现场总线的智能网络传感技术和基于以太网的智能网络传感技术的最大区别在于信号的传输方式和网络通信策略,体现了传输控制协议/网际协议(TCP/IP)功能上。

1.基于现场总线的有线智能网络传感器技术

有线智能网络传感器技术是在现场仪表智能化和全数字控制系统的需求下产生的,是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网,其关键标志是支持全数字通信,主要特点是高可靠性。它可以把所有的现场设备(仪表、传感器与执行器)与控制器通过一根线缆相连,形成现场设备级、车间级的数字化通信网络,完成现场状态监测、控制、远传等功能。传感器智能化的目标是使信息处理现场化,这是现场总线不同于其他计算机通信技术的技术特征。

目前现场总线常见的标准有很多种,它们各具特色,在各自不同的领域都得到了很好的应用。基于现场总线技术的智能网络传感器目前还面临着诸多问题,主要原因正是多种现场总线标准的并存。在我国对基于RS-485总线的网络传感器的研究则较多。由于现存的数十种现场总线标准互不兼容,不同厂商的智能传感器都采用各自的总线标准。因此,目前智能传感器和控制系统之间的通信还以模拟信号为主,或者是在模拟信号上叠加数字信号,这显然要大大降低通信速率,也严重影响了基于现场总线的智能网络传感器的应用。

IEEE 1451标准体系的整体框架和各成员间的关系(IEEE P1451.6和IEEE P1451.7未在表中列出)见表5-2。其中,IEEE 1451.×虽然是互相协同工作的,但它们也可以彼此独

表5-2 IEEE 1451智能变送器标准(www.xing528.com)

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立发挥作用。IEEE 1451.1可以不需要任何IEEE 1451.×硬件接口而使用,IEEE 1451.×硬件接口也可以不需要IEEE 1451.1,但其软件必须提供相应的功能,如传感器数据或信息的网络传输。

2.基于以太网的有线智能网络传感器技术

以太网技术由于其开放性好、通信速度高和价格低廉等优势已得到了广泛应用。随着计算机网络技术的快速发展,将以太网直接引入测控现场成为一种新的趋势。同时人们开始研究基于以太网(即基于TCP/IP)的智能网络传感器。基于以太网的智能网络传感器通过网络介质可以直接接入互联网或企业内联网(Intranet),还可以做到“即插即用”。在传感器中嵌入TCP/IP,使传感器具有互联网/企业内联网功能,相当于互联网上的一个节点。各种现场信号均可在网上实时发布和共享,任何网络授权用户均可通过浏览器进行实时浏览,并可在网络上的任意位置根据实际情况对传感器进行在线控制、编程和组态等。任何一个智能网络传感器可以就近接入网络,而信息可以在整个网络覆盖的范围内传输。

采用统一的网络协议使不同厂商的产品可以互换。但以太网直接应用于工业现场在技术上还受到一些限制,其主要原因在于通信实时性差、网络安全性与可靠性低。与现场总线相比,还不能实现总线供电和远距离通信。通信的不确定性使其无法满足某些现场级的要求。目前将现场总线与以太网融合,如LXI总线。对于其他总线,目前的主要做法是在各类总线的基础上,通过接口技术将智能网络传感器接入以太网,从而使现场总线技术具有采用标准以太网连线、使用标准以太网连接设备、采用IEEE802.3物理层和数据链路层网络协议标准及TCP/IP组等特点。

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