3.2 Сети сбора информации датчиков

Для сбора информации от распределенной системы датчиков могут использоваться различные сетевые промышленные стандарты.

Наиболее популярные протоколы сетевых стандартов: Ethernet; Foundation Fieldbus; Lonwork; Profitbus; USB (Universal Serial Bus); CAN-bus; Deviсe-Net; World Fip; P-Net; HART; ASI и др.

В некоторых стандартах предполагается интерфейс непосредственно или косвенно связанный с интеллектуальными датчиками. Например, CAN-bus; HART; ASI, в которых, в частности, предусмотрено дистанционное питание по линиям передачи данных , а информация передается в последовательном формате.

Каждый из сетевых стандартов имеет свои достоинства и недостатки, специфические аппаратные решения, что приводит к несовместимости интеллектуальных датчиков при подключении к сетям с различными протоколами передачи данных.

Обобщенная структура сети сбора информации интеллектуальных датчиков может быть представлена в следующем виде (рисунок 3.6):

Рисунок 3.6 – Структура сети сбора информации интеллектуальных датчиков

На рисунке 3.6 обозначено:

- сетевые процессоры;

ИД1, ИД2 – интеллектуальные датчики.

Для устранения несовместимости интеллектуальных датчиков при подключении к различным сетям и реализации технологии Plug&Play был предложен стандарт IEEE 1451.2.

Стандарт должен был снизить затраты на разработку сетей сбора информации. Пример структуры сети сбора информации, реализованной в стандарте IEEE 1451.2, представлен на рисунке 3.7:

Рисунок 3.7 – Структура сети сбора информации на основе стандарта

IEEE 1451.2

На рисунке 3.7 обозначено:

NCAP – Network capable application processor – сетевой прикладной процессор;

TII – Transducer independent interface – интерфейс независимый от преобразователя;

ИД – интеллектуальный датчик;

STIM – SMART Transducer Interface Module – интерфейсный модуль интеллектуального датчика или исполнительного устройства.

Основой стандарта IEEE 1451.2 является десяти проводный последовательный интерфейс между датчиком и узлом сети (TII).

Процессор NCAP позволяет обеспечить подключение интеллектуального датчика (STIM – модуля ) к той или иной сети.

В более подробном виде модуль STIM и его подключение к сети изображены на следующей структурной схеме (рисунок 3.8):

Рисунок 3.8 – Структура модуля STIM

На схеме (рисунок 3.8) обозначено :

XDСR – устройство, в качестве которого может использоваться датчик, исполнительное устройство, устройство ввода/вывода информации либо устройство, которое выполняет ту или иную пользовательскую функцию;

ADC – АЦП;

DAC – ЦАП;

DI/O – digital input/output – устройство ввода/вывода цифровой информации;

? – пользовательское устройство для связи с устройством XDСR;

Adress Logic – адресная логика;

TEDS – Transduser electronic datasheet – электронное описание преобразователя.

Таким образом, STIM может содержать один или несколько датчиков, исполнительных устройств, АЦП, ЦАП, устройств нормирования сигналов, которые должны быть согласованы с процессором NCAP. Для адресации и преобразования информации в STIM обычно используется микроконтроллер. Модуль STIM также содержит в ПЗУ поле TEDS, в котором хранятся описания датчиков и исполнительных устройств, включенных в модуль STIM.

При первом подключении модуля STIM к процессору NCAP любой сети цифровая информация, хранящаяся в модуле (в первую очередь в поле TEDS), становится доступной для данной сети. При этом идентифицируется какой тип датчика или исполнительного устройства был подключен, какие из его данных доступны, какова размерность входных и выходных данных, какая точность устройства и другая информация. Таким образом, отпадает необходимость в конфигурировании сети, а также во внесении тех или иных изменений при замене или добавлении новых устройств (датчиков, исполнительных устройств).