傳感器網絡展望

任何一個傳感器網絡所承載的數據量將隨著網絡設備復雜性的增加而增加。低檔設備只能傳遞1bit增量的數據，指示簡單的開、關狀態。而高檔的傳感器不僅本身智能化，同時可以傳送以字節計量的復雜數據類型。許多面向bit的工業網絡如ASI、DeviceNet、 Interbus-S和Bitbus為簡單設備提供服務。 起初，這些傳感器網絡在簡單水平下運行，但是隨著時代的發展，這些網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，而且還包含完整的循環和設備信息。

為了滿足更加復雜的數據通信需要，工業上已經開始注意其它網絡。對于過程控制有人會提出：以太網TCP/IP是否可以代替傳感器網絡中的一部分網絡呢?傳感器網絡中部分網絡能否可以集成到高水平的以太網結構中去呢(比如， 以太網上的Device-net, 以太網上的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。

以太網的成本不一定低于其它的一些網絡。在可預見的將來，只有眾多傳感器集中在一個以太網接口時，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，以太網與一般的DeviceNet相比并不見得有什么優勢。比如，DeviceNet在中央處理器有4000代碼字節、內存176字節的情況下就可以運行。而以太網最小要求中央處理器有64,000代碼字節、內存為64,000字節。但是，許多使用者仍發現，以太網實際對中央處理器和內存要求至少為256KB,最好是有2～4MB的代碼和內存。如果銷量少和售價增高，一些簡單的軟件將抵銷以太網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不占有價格優勢。

如果考慮到線路連接的成本，尤其是對于工業環境中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)之內的傳感器系統來說，這些傳感器網絡比較適合。但是，如果這個距離增加的話，將隨之產生很多困難，而且，基于對各個設備的反應時間來說，以太網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驗的使用者帶來很大麻煩。

如果通信是在區域范圍內，那么一些系統像DeviceNet和ASI是非常適合應用的。但是當數據要在更大范圍傳送，同時應用中又要求特殊網絡技術時，商業化的TCP/IP 網絡將更具有吸引力。網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，設備網絡無疑將開發出更簡單、甚至基于瀏覽器的工具。

在一個設計得很好的網絡中，TCP/IP的工作會很優異，但是必須對網絡進行精心設計。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，或無法控制的業務量(包括網頁服務)時，可能會造成500ms或更長的時間延遲。因此說，以太網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，即使未完全用盡其能力，也足以與任何一個普通的控制網絡相媲美，或者更好。然而，設計不良的以太網卻可能帶來運作的困難。

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

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

以太網TCP/IP系統提供了一個開放的網絡平臺，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。

許多這類網絡的結構也包含了別的一些協議，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。看來，在該領域內仍有大量的工作要做。

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

隨著數據需求的增加，采用混配的和單一的以太網絡會更為普遍。具有串行端口的高水平傳感器已經與以太網絡配接。協議透明地在TCP/IP最高層次上傳輸并發送給主機，有時主機并沒有意識到，它們是在LAN上運行。■