网络化智能传感技术发展浅析

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。

　　⑷ IEEE Std 1451.3

　　IEEE Std 1451.3标准，即分布式多点系统数字通信和变送器电子数据表格式（Digital Communication and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats for Distributed Multidrop System），2003年10月通过了IEEE认可。该标准利用展布频谱技术（spread spectrum technique），在一根信号电缆上实现数据同步采集、通信和对连接在变送器总线上的电子设备供电。IEEE 1451.3分布式多点变送器接口如图5所示。

　　⑸ IEEE P1451.4

IEEE P1451.4提议标准，即混合模式通信协议和变送器电子数据表格式（Mixed-mode Communication Protocols and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats）。IEEE 1451.1、IEEE 1451.2和IEEE 1451.3标准主要针对可数字方式读的具有网络处理能力的传感器和执行器。IEEE P1451.4标准主要致力于基于已存在的模拟量变送器连接方法提出一个混合模式智能变送器通信协议：混合模式接口一方面支持数字接口对TEDS的读写，另一方面也支持模拟接口对现场仪器的测量；同时使用紧凑的TEDS对模拟传感器的简单、低成本的连接。基于IEEE P1451.4混合模式智能变送器接口如图6所示。

　　⑹ IEEE P1451.5

　　IEEE P1451.5提议标准，即无线通信与变送器电子数据表格式（Wireless Communication and Transducer Electronic Data Sheet（TEDS）Formats）。该提议标准于2001年6月最新推出的，旨在现有的IEEE P1451框架下，构筑一个开放的标准无线传感器接口，以适应工业自动化等不同应用领域的需求。

　　4.2 IEEE P1451智能变送器接口标准族体系结构

IEEE P1451标准可以分为面向软件的接口与面向硬件的接口两大部分。软件接口部分借助面向对象模型