網(wǎng)絡(luò)化智能傳感技術(shù)發(fā)展淺析

　　傳感器技術(shù)、通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)成現(xiàn)代信息的三大基礎(chǔ)，它們分別完成對(duì)被測(cè)量的信息提取、信息傳輸及信息處理，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化已成為時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)：計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合進(jìn)而產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了智能傳感器技術(shù)；將三者融為一體（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與智能傳感技術(shù)結(jié)合）便產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)化智能傳感技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)化智能傳感技術(shù)已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)[1],本文僅就網(wǎng)絡(luò)化智能傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)作簡(jiǎn)要論述。

　　2、網(wǎng)絡(luò)化智能傳感技術(shù)

　　網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器是以嵌入式微處理器為核心，集成了傳感單元、信號(hào)處理單元和網(wǎng)絡(luò)接口單元，使傳感器具備自檢、自校、自診斷及網(wǎng)絡(luò)通信功能，從而實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理和傳輸真正統(tǒng)一協(xié)調(diào)的新型智能傳感器，原理框圖如圖1所示。

　　網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器與其它類型傳感器相比，具有如下特點(diǎn)：

　?、啪哂兄悄軅鞲泄δ堋ｋS著嵌入式技術(shù)、集成電路技術(shù)和微控制器的引入，使傳感器成為硬件和軟件的結(jié)合體，一方面?zhèn)鞲衅鞯墓慕档?、體積減小、抗干擾性和可靠性提高，另一方面?zhèn)鞲衅骶哂辛俗宰R(shí)別和自校正功能，同時(shí)利用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感器的非線性補(bǔ)償、零點(diǎn)漂移和溫度補(bǔ)償?shù)龋?/P>

　?、?具有網(wǎng)絡(luò)通信功能。網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)的應(yīng)用使傳感器方便地接入工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，為系統(tǒng)的擴(kuò)充和維護(hù)提供了極大的方便。

　　3、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的智能傳感技術(shù)

　　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)及智能傳感技術(shù)于一身的新興控制技術(shù)，按照國際電工委員會(huì)IEC61158的標(biāo)準(zhǔn)定義：“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場(chǎng)總線”。一般認(rèn)為“現(xiàn)場(chǎng)總線是一種全數(shù)字化、雙向、多站的通信系統(tǒng)，是用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工業(yè)總線”。

　　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是在儀表智能化和全數(shù)字控制系統(tǒng)的需求下產(chǎn)生的?，F(xiàn)場(chǎng)總線是連結(jié)智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制室之間全數(shù)字式、開放式和雙向的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著各種智能傳感器、變送器和執(zhí)行器的出現(xiàn)，一種新的工業(yè)控制系統(tǒng)體系?D數(shù)字化到現(xiàn)場(chǎng)、控制功能到現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)備管理到現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（Fieldbus Control System）必將取代傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線的智能傳感器如圖2所示。

　　3.1現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)含義

　　現(xiàn)場(chǎng)總線不僅是一種通信協(xié)議，也不僅是用數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)膬x表代替模擬信號(hào)（4～20mA DC）傳輸?shù)膬x表，關(guān)鍵是用新一代的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集散控制系統(tǒng)DCS，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。其本質(zhì)含義體現(xiàn)在以下六個(gè)方面[2]：

⑴ 全數(shù)字化通信

　　和半數(shù)字化的DCS不同，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)是一個(gè)純數(shù)字系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線是用于過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互連的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，利用數(shù)字信號(hào)代替模擬信號(hào)，其傳輸抗干擾性強(qiáng)，測(cè)量精度高，大大提高了系統(tǒng)的性能。

　　⑵ 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連

　　現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表是指?jìng)鞲衅?、變送器和?zhí)行器等，這些設(shè)備通過一對(duì)傳輸線互連。傳輸線可以使用雙絞線、同軸電纜和光纖等。