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(shù)據(jù)量將隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備復(fù)雜性的增加而增加。低檔設(shè)備只能傳遞1bit增量的數(shù)據(jù)，指示簡(jiǎn)單的開、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(jié)計(jì)量的復(fù)雜數(shù)據(jù)類型。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(shè)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(yùn)行，但是隨著時(shí)代的發(fā)展，這些網(wǎng)絡(luò)增加了更復(fù)雜更有特點(diǎn)的設(shè)備，這些設(shè)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)限值開關(guān)中，不僅可以提供開、關(guān)狀態(tài)，而且還包含完整的循環(huán)和設(shè)備信息。

為了滿足更加復(fù)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(luò)。對(duì)于過程控制有人會(huì)提出：以太網(wǎng)TCP/IP是否可以代替?zhèn)鞲衅骶W(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(jié)構(gòu)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(shè)備供應(yīng)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(luò)。在可預(yù)見的將來，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相比并不見得有什么優(yōu)勢(shì)。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(yùn)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(shí)際對(duì)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(jià)增高，一些簡(jiǎn)單的軟件將抵銷以太網(wǎng)對(duì)更多中央處理器的要求。但是如果銷量增加而銷價(jià)降低，像DeviceNet這些需要較低資源的設(shè)備，在相同銷量情況下以太網(wǎng)不占有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

如果考慮到線路連接的成本，尤其是對(duì)于工業(yè)環(huán)境中bit級(jí)的傳感器來說，人們更傾向于ASI或DeviceNet的布線形式。對(duì)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(luò)比較適合。但是，如果這個(gè)距離增加的話，將隨之產(chǎn)生很多困難，而且，基于對(duì)各個(gè)設(shè)備的反應(yīng)時(shí)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(zhǎng)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(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)從而不能保證像DeviceNet和ASI所支持的自動(dòng)替換。

·TCP/IP 的復(fù)雜選項(xiàng)將給無經(jīng)驗(yàn)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(yīng)用的。但是當(dāng)數(shù)據(jù)要在更大范圍傳送，同時(shí)應(yīng)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(píng)估可以簡(jiǎn)單得如同任何計(jì)算機(jī)的“試碰”一樣。著重簡(jiǎn)單判斷的商業(yè)技術(shù)最終將變得非常普及，培訓(xùn)TCP/IP維護(hù)人員也將變得更容易。在這種壓力的促使下，設(shè)備網(wǎng)絡(luò)無疑將開發(fā)出更簡(jiǎn)單、甚至基于瀏覽器的工具。

在一個(gè)設(shè)計(jì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。一個(gè)具有有限功能或主/從功能的單獨(dú)子網(wǎng)絡(luò)可靠的工作時(shí)間為2～5ms。但是，當(dāng)增加路由器，或無法控制的業(yè)務(wù)量(包括網(wǎng)頁服務(wù))時(shí)，可能會(huì)造成500ms或更長(zhǎng)的時(shí)間延遲。因此說，以太網(wǎng)性能的好壞取決于用戶設(shè)計(jì)的性能。

一般設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)不良的以太網(wǎng)卻可能帶來運(yùn)作的困難。

網(wǎng)頁試圖通過TCP/IP通常是不切實(shí)際的。 對(duì)于控制5～10，000 Bps 速度的業(yè)務(wù)流量，用戶常常忽略了這樣一個(gè)事實(shí)，網(wǎng)頁會(huì)強(qiáng)行通過網(wǎng)絡(luò)幾百萬個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，同時(shí)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(yùn)營(yíng)商仍然需要學(xué)會(huì)權(quán)衡和折衷。某些網(wǎng)頁進(jìn)入很不錯(cuò)，不過這需要對(duì)存儲(chǔ)在控制網(wǎng)絡(luò)之外的網(wǎng)頁資源的共享和補(bǔ)充。

對(duì)以太網(wǎng)TCP/IP系統(tǒng)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(yīng)用。許多TCP/IP專家有著信息技術(shù)頭腦，但缺乏對(duì)工業(yè)廠房的考慮，他們不太理解用戶為什么需要或改進(jìn)現(xiàn)有系統(tǒng)，而依照其他標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)系統(tǒng)，使工業(yè)用戶受到損失。對(duì)用戶而言，也需要了解技術(shù)，應(yīng)該經(jīng)常留意專家的動(dòng)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(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，但是高水平的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)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(gè)完全的公開標(biāo)準(zhǔn)。 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(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不能互操作。

許多這類網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)也包含了別的一些協(xié)議，但是其互操作性并不擴(kuò)展到物理層和傳輸層。這就防礙了總線之間的相互通信?？磥?，在該領(lǐng)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(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。

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(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(jī)，有時(shí)主機(jī)并沒有意識(shí)到，它們是在LAN上運(yùn)行?！?/font>