傳感器網(wǎng)絡(luò )展望

任何一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò )所承載的數據量將隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )設備復雜性的增加而增加。低檔設備只能傳遞1bit增量的數據，指示簡(jiǎn)單的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)。而高檔的傳感器不僅本身智能化，同時(shí)可以傳送以字節計量的復雜數據類(lèi)型。許多面向bit的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )如ASI、DeviceNet、 Interbus-S和Bitbus為簡(jiǎn)單設備提供服務(wù)。 起初，這些傳感器網(wǎng)絡(luò )在簡(jiǎn)單水平下運行，但是隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，這些網(wǎng)絡(luò )增加了更復雜更有特點(diǎn)的設備，這些設備的加入提高了網(wǎng)絡(luò )的互操作性和智能化。比如，把一個(gè)單片的微處理器嵌入到一個(gè)限值開(kāi)關(guān)中，不僅可以提供開(kāi)、關(guān)狀態(tài)，而且還包含完整的循環(huán)和設備信息。

為了滿(mǎn)足更加復雜的數據通信需要，工業(yè)上已經(jīng)開(kāi)始注意其它網(wǎng)絡(luò )。對于過(guò)程控制有人會(huì )提出：以太網(wǎng)TCP/IP是否可以代替傳感器網(wǎng)絡(luò )中的一部分網(wǎng)絡(luò )呢?傳感器網(wǎng)絡(luò )中部分網(wǎng)絡(luò )能否可以集成到高水平的以太網(wǎng)結構中去呢(比如， 以太網(wǎng)上的Device-net, 以太網(wǎng)上的Interbus-S, Ethernet上的LonWorks)?在我們綜合考慮成本、適用性、性能和設備供應商的支持這些因素后，也許以上問(wèn)題的部分答案就可以得出了。

以太網(wǎng)的成本不一定低于其它的一些網(wǎng)絡(luò )。在可預見(jiàn)的將來(lái)，只有眾多傳感器集中在一個(gè)以太網(wǎng)接口時(shí)，才能有效地降低成本。

另一影響成本的因素是中央處理器資源。這里，以太網(wǎng)與一般的DeviceNet相比并不見(jiàn)得有什么優(yōu)勢。比如，DeviceNet在中央處理器有4000代碼字節、內存176字節的情況下就可以運行。而以太網(wǎng)最小要求中央處理器有64,000代碼字節、內存為64,000字節。但是，許多使用者仍發(fā)現，以太網(wǎng)實(shí)際對中央處理器和內存要求至少為256KB,最好是有2～4MB的代碼和內存。如果銷(xiāo)量少和售價(jià)增高，一些簡(jiǎn)單的軟件將抵銷(xiāo)以太網(wǎng)對更多中央處理器的要求。但是如果銷(xiāo)量增加而銷(xiāo)價(jià)降低，像DeviceNet這些需要較低資源的設備，在相同銷(xiāo)量情況下以太網(wǎng)不占有價(jià)格優(yōu)勢。

如果考慮到線(xiàn)路連接的成本，尤其是對于工業(yè)環(huán)境中bit級的傳感器來(lái)說(shuō)，人們更傾向于ASI或DeviceNet的布線(xiàn)形式。對于一些最多分散在較小距離(50米)之內的傳感器系統來(lái)說(shuō)，這些傳感器網(wǎng)絡(luò )比較適合。但是，如果這個(gè)距離增加的話(huà)，將隨之產(chǎn)生很多困難，而且，基于對各個(gè)設備的反應時(shí)間來(lái)說(shuō)，以太網(wǎng)布局似乎可以帶來(lái)更大的效益。

這里我們主要討論軟件配置的長(cháng)期支持。包括以下幾個(gè)方面：

·TCP/IP的易于使用是基于熟練技術(shù)人員和工具的可用性。

·但是，TCP/IP目前缺少高級別的標準從而不能保證像DeviceNet和ASI所支持的自動(dòng)替換。

·TCP/IP 的復雜選項將給無(wú)經(jīng)驗的使用者帶來(lái)很大麻煩。

如果通信是在區域范圍內，那么一些系統像DeviceNet和ASI是非常適合應用的。但是當數據要在更大范圍傳送，同時(shí)應用中又要求特殊網(wǎng)絡(luò )技術(shù)時(shí)，商業(yè)化的TCP/IP 網(wǎng)絡(luò )將更具有吸引力。網(wǎng)絡(luò )評估可以簡(jiǎn)單得如同任何計算機的“試碰”一樣。著(zhù)重簡(jiǎn)單判斷的商業(yè)技術(shù)最終將變得非常普及，培訓TCP/IP維護人員也將變得更容易。在這種壓力的促使下，設備網(wǎng)絡(luò )無(wú)疑將開(kāi)發(fā)出更簡(jiǎn)單、甚至基于瀏覽器的工具。

在一個(gè)設計得很好的網(wǎng)絡(luò )中，TCP/IP的工作會(huì )很優(yōu)異，但是必須對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行精心設計。一個(gè)具有有限功能或主/從功能的單獨子網(wǎng)絡(luò )可靠的工作時(shí)間為2～5ms。但是，當增加路由器，或無(wú)法控制的業(yè)務(wù)量(包括網(wǎng)頁(yè)服務(wù))時(shí)，可能會(huì )造成500ms或更長(cháng)的時(shí)間延遲。因此說(shuō)，以太網(wǎng)性能的好壞取決于用戶(hù)設計的性能。

一般設計周全的以太網(wǎng)，即使未完全用盡其能力，也足以與任何一個(gè)普通的控制網(wǎng)絡(luò )相媲美，或者更好。然而，設計不良的以太網(wǎng)卻可能帶來(lái)運作的困難。

網(wǎng)頁(yè)試圖通過(guò)TCP/IP通常是不切實(shí)際的。 對于控制5～10，000 Bps 速度的業(yè)務(wù)流量，用戶(hù)常常忽略了這樣一個(gè)事實(shí)，網(wǎng)頁(yè)會(huì )強行通過(guò)網(wǎng)絡(luò )幾百萬(wàn)個(gè)數據字節，同時(shí)控制數據在不斷發(fā)送出去，使控制數據流量減小。這里，用戶(hù)和運營(yíng)商仍然需要學(xué)會(huì )權衡和折衷。某些網(wǎng)頁(yè)進(jìn)入很不錯，不過(guò)這需要對存儲在控制網(wǎng)絡(luò )之外的網(wǎng)頁(yè)資源的共享和補充。

對以太網(wǎng)TCP/IP系統的支持很好，但是實(shí)際的媒體(如電纜、連接器和電源等)卻不太適合工業(yè)應用。許多TCP/IP專(zhuān)家有著(zhù)信息技術(shù)頭腦，但缺乏對工業(yè)廠(chǎng)房的考慮，他們不太理解用戶(hù)為什么需要或改進(jìn)現有系統，而依照其他標準改進(jìn)系統，使工業(yè)用戶(hù)受到損失。對用戶(hù)而言，也需要了解技術(shù)，應該經(jīng)常留意專(zhuān)家的動(dòng)向。提出問(wèn)題，讓專(zhuān)家明白你處理問(wèn)題的想法。

以太網(wǎng)TCP/IP系統提供了一個(gè)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )平臺，但是高水平的應用標準仍未確定下來(lái)。 由于高層面是專(zhuān)用的，TCP/IP往往被視為并非一個(gè)完全的公開(kāi)標準。 Modbus/TCP、DeviceNet、Fieldbus和 Profibus的一些新版本在這方面提供了幫助，通過(guò)某些接口讓不同的協(xié)議可以通信，但是還仍然有大量的應用標準不能互操作。

許多這類(lèi)網(wǎng)絡(luò )的結構也包含了別的一些協(xié)議，但是其互操作性并不擴展到物理層和傳輸層。這就防礙了總線(xiàn)之間的相互通信?？磥?lái)，在該領(lǐng)域內仍有大量的工作要做。

即使全球TCP/IP系統可以勝任上述工作，但是它的性能是否可靠則取決于執行者的技術(shù)水平。 同時(shí)，還需要更加工業(yè)化和優(yōu)化的傳感器總線(xiàn)。

隨著(zhù)數據需求的增加，采用混配的和單一的以太網(wǎng)絡(luò )會(huì )更為普遍。具有串行端口的高水平傳感器已經(jīng)與以太網(wǎng)絡(luò )配接。協(xié)議透明地在TCP/IP最高層次上傳輸并發(fā)送給主機，有時(shí)主機并沒(méi)有意識到，它們是在LAN上運行?！?/font>