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智能传感器的定义、分类及通信接口
日期:2019年3月29日 浏览[123]

智能传感器定义

根据国标GB/T 33905.3-2017《智能传感器 第3部分:术语》中的定义,智能传感器(Intelligent sensor)是具有与外部系统双向通信手段,用于发送测量、状态信息,接受和处理外部命令的传感器。

根据国标GB/T 34069-2017《物联网总体技术 智能传感器特性与分类》中描述,智能传感器是由传感单元、智能计算单元和接口单元组成,如下图所示:

 

智能传感器组成

智能传感器的分类

从智能化角度对智能传感器进行分类,按智能传感器结构、智能传感器技术、信号处理硬件等方面。

 

智能传感器分类

智能传感器的通信接口

根据国标GB/T 34068-2017《物联网总体技术 智能传感器接口规范》关于智能传感器通信接口定义,智能传感器接口是指智能传感器之间、智能传感器与外部网络或系统之间进行双向通信所需具备的物理接口和通信协议协议技术要求。通信接口包括不同的物理接口及通信协议,不同的通信协议之间应基于协议网关达到互操作和数据一致性的要求。

传感器通信接口大致可分为有线和无线通信接口两大类,如下所示:

 

智能传感器通信接口

PROFINET - PROFINET(Process Field Net)是由PROFIBUS国际组织(PROFIBUS International,PI)推出,是一种适用于自动化行业的开放、实时工业以太网标准,使用TCP/IP 组件和以太网标准,是一种实时的自动化技术。2014年PROFINET作为国家推荐性标准发布(GB/T 25105.1~3-2014)。

EhterCAT - EtherCAT (Ethernet for Control Automation Technology) 是一种工业以太网现场总线。2003年推出,2007年成为国际标准(IEC 61158),由EtherCAT技术协会(EtherCAT Technology Group,ETG)推广EtherCAT技术,并负责对该项技术的持续研发。

POWERLINK - Ethernet POWERLINK是在标准以太网上集成了CANopen技术。EPSG (Ethernet POWERLINK Standardization Group) 负责POWERLINK标准的制定和发展,向POWERLINK的会员和用户发放免费的许可证。POWERLINK通信技术于2001年由贝加莱(B&R)研发并推向市场,中国成立了EPAC(中国Ethernet POWERLINK用户组织)专门负责中国区POWERLINK的技术推广。

SERCOS III - 是SERCOS(SErial Real-time COmmunication System,串行实时通信系统)接口的第三代产品,是全球标准化的开放式数字接口,基于并符合以太网标准(IEEE 802.3 & ISO/IEC 8802-3),主要用于工业控制、运动设备、输入/输出设备(I/O)和标准以太网节点之间的通信。

Ethernet/IP - EtherNet/IP(IP,Industrial Protocol)是一种工业网络协议,可为工业自动化应用部署标准以太网技术。与所有CIP网络一样,EtherNet/IP在其上层使用通用工业协议(CIP)。 CIP Networks遵循开放系统互连(OSI)模型。EtherNet/IP和CIP技术由ODVA,Inc.管理,ODVA是一家全球贸易和标准开发组织,成立于1995年,拥有300多家企业成员。

EPA - EPA(Ethernet for Plant Automation)是我国自主研发的实时工业以太网标准。2001年 10月 由浙江大学牵头,以浙大中控为主,清华大学、大连理工大学、中科院沈阳自动化所、重庆邮电学院、TC124等单位联合承担国家“863”计划CIMS主题重点课题“基于高速以太网技术的现场总线控制设备”,开始制定EPA标准。2005年12月 EPA被正式列入现场总线国际标准IEC 61158(第四版)中的第十四类型,并列为与IEC 61158相配套的实时以太网应用行规国际标准IEC 61784-2中的第十四应用行规簇(Common Profile Family 14,CPF14)。

CANopen - CANopen是基于CAN的更高层协议,是基于CAN总线的分布式工业自动化技术的标准。CANopen标准由“CAN in Automation (CiA) International Users and Manufacturers Group”维护,无需许可即可实施。

Modbus - Modbus是一种串行通信协议,最初由Modicon(现为施耐德电气)于1979年发布,用于其可编程逻辑控制器(PLC)。自2004年4月Modbus协议的开发和更新由Modbus Organization来管理。

PROFIBUS - PROFIBUS(Process Field Bus)是自动化技术中现场总线通信的标准,1987年由德国西门子公司等十四家公司及五个研究机构所推动。PROFIBUS作为IEC 61158的一部分公开发布。

HART - HART(Highway Addressable Remote Transducer)通信协议是一种混合模拟+数字工业自动化开放协议。其最显着的优势在于它可以通过传统的4-20mA模拟仪表电流回路进行通信。HART广泛应用于从小型自动化应用到高度复杂的工业应用的过程和仪表系统,协议由Rosemount Inc.开发。

Zigbee - Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4规范的一套高级通信协议,用于创建具有小型低功耗数字无线个域网。

蓝牙 - 蓝牙是一种无线技术标准,用于设备间的短距离无线数据交换。蓝牙使用全球通用免授权的2.4到2.485GHz频段。早在1994年,蓝牙技术由电信供应商爱立信公司发明,最初考虑将其作为RS-232数据线的替代方案。蓝牙无线规范由蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group,SIG)管理。

无线局域网 - 无线局域网(WLAN,Wireless Local Area Networks)是一种无线计算机网络,使用无线通信连接两个或多个设备在有限的区域内(如家庭、学校、办公楼等)形成一个局域网络。大多数WLAN是基于IEEE 802.11标准的。

RFID - 射频识别(Radio Frequency IDentification,RFID)是一种无线通信技术,通过无线电信号来识别特定目标并读写相关数据。

无线HART - 是一种无线传感器网络技术,基于高速可寻址远程传感器协议(HART,Highway Addressable Remote Transducer Protocol)。

WIA-PA - WIA-PA(Wireless Networks for Industrial Automation Process Automation 面向工业过程自动化的工业无线网络标准技术)标准是中国工业无线联盟针对过程自动化领域制定的 WIA 子标准,基于 IEEE 802.15.4 标准的用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统。

ISA100 - ISA100.11a是由国际自动化协会(ISA,International Society of Automation)开发的无线网络技术标准。

 

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