傳感器網(wǎng)絡展望

任何一個傳感器網(wǎng)絡所承載的數(shù)據(jù)量將隨著網(wǎng)絡設備復雜性的增加而增加。低檔設備只能傳遞1bit增量的數(shù)據(jù)，指示簡單的開、關狀態(tài)。而高檔的傳感器不僅本身智能化，同時可以傳送以字節(jié)計量的復雜數(shù)據(jù)類型。許多面向bit的工業(yè)網(wǎng)絡如ASI、DeviceNet、 Interbus-S和Bitbus為簡單設備提供服務。 起初，這些傳感器網(wǎng)絡在簡單水平下運行，但是隨著時代的發(fā)展，這些網(wǎng)絡增加了更復雜更有特點的設備，這些設備的加入提高了網(wǎng)絡的互操作性和智能化。比如，把一個單片的微處理器嵌入到一個限值開關中，不僅可以提供開、關狀態(tài)，而且還包含完整的循環(huán)和設備信息。

為了滿足更加復雜的數(shù)據(jù)通信需要，工業(yè)上已經(jīng)開始注意其它網(wǎng)絡。對于過程控制有人會提出：以太網(wǎng)TCP/IP是否可以代替?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡中的一部分網(wǎng)絡呢?傳感器網(wǎng)絡中部分網(wǎng)絡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。在可預見的將來，只有眾多傳感器集中在一個以太網(wǎng)接口時，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相比并不見得有什么優(yōu)勢。比如，DeviceNet在中央處理器有4000代碼字節(jié)、內(nèi)存176字節(jié)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(jié)、內(nèi)存為64,000字節(jié)。但是，許多使用者仍發(fā)現(xiàn)，以太網(wǎng)實際對中央處理器和內(nèi)存要求至少為256KB,最好是有2～4MB的代碼和內(nèi)存。如果銷量少和售價增高，一些簡單的軟件將抵銷以太網(wǎng)對更多中央處理器的要求。但是如果銷量增加而銷價降低，像DeviceNet這些需要較低資源的設備，在相同銷量情況下以太網(wǎng)不占有價格優(yōu)勢。

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

這里我們主要討論軟件配置的長期支持。包括以下幾個方面：

·TCP/IP的易于使用是基于熟練技術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所支持的自動替換。

·TCP/IP 的復雜選項將給無經(jīng)驗的使用者帶來很大麻煩。

如果通信是在區(qū)域范圍內(nèi)，那么一些系統(tǒng)像DeviceNet和ASI是非常適合應用的。但是當數(shù)據(jù)要在更大范圍傳送，同時應用中又要求特殊網(wǎng)絡技術時，商業(yè)化的TCP/IP 網(wǎng)絡將更具有吸引力。網(wǎng)絡評估可以簡單得如同任何計算機的“試碰”一樣。著重簡單判斷的商業(yè)技術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)絡無疑將開發(fā)出更簡單、甚至基于瀏覽器的工具。

在一個設計得很好的網(wǎng)絡中，TCP/IP的工作會很優(yōu)異，但是必須對網(wǎng)絡進行精心設計。一個具有有限功能或主/從功能的單獨子網(wǎng)絡可靠的工作時間為2～5ms。但是，當增加路由器，或無法控制的業(yè)務量(包括網(wǎng)頁服務)時，可能會造成500ms或更長的時間延遲。因此說，以太網(wǎng)性能的好壞取決于用戶設計的性能。

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

網(wǎng)頁試圖通過TCP/IP通常是不切實際的。 對于控制5～10，000 Bps 速度的業(yè)務流量，用戶常常忽略了這樣一個事實，網(wǎng)頁會強行通過網(wǎng)絡幾百萬個數(shù)據(jù)字節(jié)，同時控制數(shù)據(jù)在不斷發(fā)送出去，使控制數(shù)據(jù)流量減小。這里，用戶和運營商仍然需要學會權衡和折衷。某些網(wǎng)頁進入很不錯，不過這需要對存儲在控制網(wǎng)絡之外的網(wǎng)頁資源的共享和補充。

對以太網(wǎng)TCP/IP系統(tǒng)的支持很好，但是實際的媒體(如電纜、連接器和電源等)卻不太適合工業(yè)應用。許多TCP/IP專家有著信息技術頭腦，但缺乏對工業(yè)廠房的考慮，他們不太理解用戶為什么需要或改進現(xiàn)有系統(tǒng)，而依照其他標準改進系統(tǒng)，使工業(yè)用戶受到損失。對用戶而言，也需要了解技術，應該經(jīng)常留意專家的動向。提出問題，讓專家明白你處理問題的想法。

以太網(wǎng)TCP/IP系統(tǒng)提供了一個開放的網(wǎng)絡平臺，但是高水平的應用標準仍未確定下來。 由于高層面是專用的，TCP/IP往往被視為并非一個完全的公開標準。 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。

許多這類網(wǎng)絡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。這就防礙了總線之間的相互通信?？磥恚谠擃I域內(nèi)仍有大量的工作要做。

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

隨著數(shù)據(jù)需求的增加，采用混配的和單一的以太網(wǎng)絡會更為普遍。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，有時主機并沒有意識到，它們是在LAN上運行?！?/font>