9.4 网络化智能传感器2

(4)TEDS传感器电子数据表格 (4)TEDS传感器电子数据表格
描述了STIM和传感器相关的参数： 和传感器相关的参数： 描述了 和传感器相关的参数
– 传感器生产商的名称、传感器的类型和序列号等。 传感器生产商的名称、传感器的类型和序列号等。
每个STIM可以拥有多达 可以拥有多达255个传感器或执行器通 每个 可以拥有多达 个传感器或执行器通 而每个通道所对应的物理量各不相同， 道，而每个通道所对应的物理量各不相同，变 送器的物理特性差别较大， 送器的物理特性差别较大，因此分别有相对应 的一些参数。这些参数都存在相应的数据表中， 的一些参数。这些参数都存在相应的数据表中， 在使用过程中，如需要相应的参数， 在使用过程中，如需要相应的参数，则到相应 的单元读取即可。 的单元读取即可。
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– 通道识别 通道识别TEDS（Channel Identification TEDS）： （ ） 可选的， 人工可读的。 可选的 ， 人工可读的 。 它包含的信息和总体识别 TEDS的相似，只是它为一个通道服务。 的相似， 的相似 只是它为一个通道服务。 – 标 定 识 别 TEDS （ Calibration Identification TEDS） ： 可选的 ， 人工可读的 。 它提供了同每个 ） 可选的， 人工可读的。 通道的标定相关的一个人工可读的版本。 通道的标定相关的一个人工可读的版本。 – 终 端 用 户 应 用 特 定 的 TEDS （ End Users Application-specific TEDS）： 每个 ） 每个STIM可以有多 可以有多 它也是可选的， 人工可读的。 个 ， 它也是可选的 ， 人工可读的 。 它包含上面的 TEDS数据块都没有包括的附加信息，例如 数据块都没有包括的附加信息， 数据块都没有包括的附加信息 例如STIM的 的 位置，或者一个服务者的电话号码等。 位置，或者一个服务者的电话号码等。 – 扩展 扩展TEDS（Generic Extension TEDS Data Block）： （ ） 它也是可选的，用于实现对1451.2的扩展。 的扩展。 它也是可选的，用于实现对 的扩展
9.4 网络化智能传感器
9.4.1 提出背景 9.4.2 标准 9.4.3 特点
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9.4.1 提出背景
现代信息技术的三大基础： 现代信息技术的三大基础：
– 传感器技术：信息的采集 传感器技术： – 通 信 技 术 ：信息的传输 – 计算机技术：信息的处理 计算机技术： “感官” 感官” “神经” 神经” 大脑” “大脑”
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1995 年 4 月 ， 成 立 了 两 个 专 门 的 技 术 委 员 会 ： P1451.1工作组和 工作组和P1451.2工作组。 工作组。 工作组和 工作组
– P1451.1工作组主要负责定义智能变送器的公共对象模 工作组主要负责定义智能变送器的公共对象模 型和相应的接口； 型和相应的接口； – P1451.2工作组主要定义 工作组主要定义TEDS和数字接口标准 ， 包括 和数字接口标准， 工作组主要定义 和数字接口标准 STIM和NACP之间的通讯接口协议和管脚分配。1995年 之间的通讯接口协议和管脚分配。 和 之间的通讯接口协议和管脚分配 年 5月给出了相应的标准草案和演示系统。 月给出了相应的标准草案和演示系统。 月给出了相应的标准草案和演示系统
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通用智能化传感器的接口标准
1993年：Kang Lee 年 1993年9月，IEEE第九技术委员会 传感器测量 第九技术委员会(传感器测量 年 月 第九技术委员会 和仪器仪表技术协会)决定制定一种网络化智能 和仪器仪表技术协会 决定制定一种网络化智能 传感器通讯接口的协议。 传感器通讯接口的协议。 1994年3月，美国国家技术标准局 年 月 美国国家技术标准局(NIST)和IEEE 和 共同组织一次关于制定智能传感器接口和智能传 感器连接网络通用标准的研讨会。 感器连接网络通用标准的研讨会。 连续主办了4次关于这方面的研讨会 讨论IEEE 次关于这方面的研讨会， 连续主办了 次关于这方面的研讨会，讨论 1451传感器／执行器智能变送器接口标准。 传感器／执行器智能变送器接口标准。 传感器
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9.4.2 标准 IEEE 1451标准 1451标准
组成： 组成：1451.1、1451.2、P1451.3和P1451.4。 、 、 和 。
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有关术语 ：
(1)STIM(Smart Transducer Interface Module， ， 智能变送器接口模块) 智能变送器接口模块 (2)NCAP(Networked Capable Application Processor，网络适配器 ，网络适配器) (3)TII(Transducer Independent Interface，传感 ， 器独立接口) 器独立接口 (4)TEDS(Transducer Electronic Data Sheet，传 ， 感器电子数据表格) 感器电子数据表格
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1. IEEE 1451.1标准 1451.1标准
IEEE 1451.1是应用现有的各种网络技术， 是应用现有的各种网络技术， 是应用现有的各种网络技术 开发出从智能传感器到网络的标准连接 方法， 方法，而对使用何种网络协议和网络收 发器没有限制。 发器没有限制。 通过定义网络化智能传感器组件的一个 公共对象模型以及这些组件之间的接口 标准来制订出标准化连接方法。 标准来制订出标准化连接方法。
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IEEE 1451.2智能传感器接口模型示例 1451.2智能传感器接口模型示例
百度文库
(a)温度传感器 温度传感器STIM 温度传感器
(b)八通道数字输入输出 八通道数字输入输出STIM 八通道数字输入输出
(c)四通道 四通道STIM 四通道
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(d)传感器和执行器 传感器和执行器STIM 传感器和执行器
– IEEE1451.2标准共规定了 种不同的数据表格 标准共规定了8种不同的数据表格 标准共规定了
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IEEE1451.2标准规定的数据表格 IEEE1451.2标准规定的数据表格
– 总体 总体TEDS（Meta-TEDS）：包含这个 （ ） 包含这个STIM的总体 的总体 信息， 数据结构， 信息 ， 如 TEDS数据结构 ， 最坏情况下的时序参数 数据结构 和通道数等； 和通道数等； – 通道 通道TEDS（Channel TEDS）：包含该通道的具体 （ ） 信息，如上、下限，物理单位，预热时间， 信息，如上、下限，物理单位，预热时间，有无自 检测，不确定度，数据模型， 检测，不确定度，数据模型，标定模型以及触发参 数等。 数等。 – 标定 标定TEDS（ Calibration TEDS） ： 包含最新的标 （ ） 定数据、 定数据、标定间隔以及支持多段标定模型所需的全 部参数。 部参数。 – 总体识别TEDS（Meta-Identification TEDS）： 提 总体识别 （ ） 供了STIM识别信息的人工可读的版本 ， 内容包括 识别信息的人工可读的版本， 供了 识别信息的人工可读的版本 制造商、类型号、序列号、日期和产品描述； 制造商、类型号、序列号、日期和产品描述；
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IEEE 1451.2传感器标准 1451.2传感器标准
传统的传感器设计者往往要为在不同的 传统的传感器设计者往往要为在不同的 网络和传感器之间建立通讯而进行大量 的复杂工作。 的复杂工作。 IEEE 1451.2传感器标准将大大简化由传 传感器标准将大大简化由传 传感器标准 感器或执行器到微处理器， 感器或执行器到微处理器，以及网络的 连接，从而构成各种网络控制系统， 连接，从而构成各种网络控制系统，为 人们提供一个工业标准的接口。 人们提供一个工业标准的接口。
三大技术的结合给信息化带来了巨大的 促进作用。 促进作用。
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三大技术的结合
第一种结合： 第一种结合： – 计算机技术＋传感器技术 计算机技术＋ 智能传感器 第二种结合： 第二种结合： – 计算机技术＋通信技术 计算机技术＋ 计算机网络技术 第三种结合： 第三种结合： – 计算机网络技术＋智能传感器 计算机网络技术＋ 网络化智能传感器 – 传统测控系统的信息采集、 数据处理等方式产生质的飞 传统测控系统的信息采集、 各种现场数据直接在网络上传输、 跃—各种现场数据直接在网络上传输、发布与共享； 各种现场数据直接在网络上传输 发布与共享； – 测控系统本身也发生了质的飞跃 可在网络上任何节点 测控系统本身也发生了质的飞跃—可在网络上任何节点 对现场传感器进行在线编程和组态， 对现场传感器进行在线编程和组态， 使测控系统的结构 和功能产生了重大变革。 和功能产生了重大变革。
TII接口信号定义 TII接口信号定义
信号线 DIN DOUT DCLK NIOE NTRIG NACK NINT NSDET POWER COMMON 返 回 N/A N/A 上一页 逻辑 正逻辑 正逻辑 驱动源 NCAP STIM NCAP NCAP NCAP STIM STIM STIM NCAP NCAP 下一页 功能 从NCAP向STIM传输地址和数据 向 传输地址和数据 从STIM向NCAP传输数据 向 传输数据 串口数据时钟 启动地址或数据传输 触发信号 1.触发应答 2.数据传输应答 触发应答 数据传输应答 使用,向 由STIM使用 向NCAP请求任务 使用 请求任务 检测STIM存在与否 由NCAP检测 检测 存在与否 5V 信号公共端或地
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TII接口信号线与控制线示意图 TII接口信号线与控制线示意图
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TII接口管脚分配表 TII接口管脚分配表
管脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返 回 信号名称 DCLK DIN DOUT NACK COMMON NIOE NINT NTRIG POWER(+5VDC) NSDET 上一页 线色分配 Brown Red Orange Yellow Green Blue Violet Gray White Black 下一页 信号相对 NCAP方向 方向 OUT OUT IN IN POWER OUT IN OUT POWER IN 信号相对 STIM方向 方向 IN IN OUT OUT POWER IN OUT IN POWER OUT
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IEEE1451.1的实现 IEEE1451.1的实现
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2. IEEE 1451.2标准 1451.2标准
通过一个电子数据表格(TEDS),使传感器模型具有“即插 使传感器模型具有“ 通过一个电子数据表格 使传感器模型具有 即用(plug-and-play)”兼容性。 兼容性。 即用 兼容性 标准规定了一个连接传感器到微处理器的数字接口 (TII)，描述了电子数据表格 及其数据格式， ，描述了电子数据表格(TEDS)及其数据格式，定 及其数据格式 义了一系列的读写逻辑等。 一个STIM由传感器 执行 由传感器/执行 义了一系列的读写逻辑等 。 一个 由传感器 信号调理与变换、逻辑接口和TEDS组成。 组成。 器（组）、信号调理与变换、逻辑接口和 组成 标准中仅定义了接口逻辑和TEDS的格式，其它部分由各 的格式， 标准中仅定义了接口逻辑和 的格式 传感器制造商自主实现。 传感器制造商自主实现。 标准提供了一个连接STIM和NCAP的10线的标准接口 ， 线的标准接口TII， 标准提供了一个连接 和 的 线的标准接口 使传感器制造商可以把一个传感器应用到多种网络和 应用中。 应用中。
IEEE 分 别 在 1997 年 和 1999 年 投 票 通 过 了 IEEE 1451.2和 IEEE 1451.1两个网络化智能传感器标准 ， 两个网络化智能传感器标准， 和 两个网络化智能传感器标准 同时新成立了两个工作组对1451.2标准进行进一步 同时新成立了两个工作组对 标准进行进一步 的扩展，即IEEE P1451.3和IEEE P1451.4。 的扩展， 和 。