近来被获准经过的IEEE 1451.4规范,以其更简略、有用的运用使智能变送器接口规范得到了重生,一起它用于模数信息转化的变送器电子数据表格(TEDs)具有即插即用才能,这引发了开发全新处理方案的热潮。
事实上,业界的某些谈论现已过火夸张了IEEE 1451智能变送器接口规范的消亡。该规范被置之不理,直到开发者开端运用最近同意经过的IEEE 1451.4部分。这一部分规范中添加了存储元件以使传感器愈加智能化,还经过变送器电子数据表格(Transducer Electronic Data Sheets, TEDS)添加了自辨认功用。这种简洁的办法使变送器电子数据表格可用于很多现存的模仿传感器接口,且添加了即插即用功用,并保证了准确和经济的处理方案和运用。简言之,P1451不再是“一个寻觅问题的处理方案”(P代表整个规范现在处于提交状况)。
这一规范满意了中小型传感器和变送器制作商长久以来的期望——寻求一个通用的传感器接口,但却长时刻承担着不同网络、现场总线、协议和需求形成的前史担负。1451规范开端的概念是为了让变送器外壳有空间装置驱动器,答应变送器可刺进P1451类的驱动器,削减了专门驱动的需求,听说能节约90%~95%曾经用于软件开发的时刻。
一些前史背景
1451是1994年由电气与电子工程师学会(IEEE)仪器与丈量分会和美国国家规范与技能协会(NIST)建议,意图是期望用规范通讯接口处理传统传感器集成的问题。现在,P1451现已展开成具有7个作业组,其间4个是正式同意的。
最近,P1451.3作业组界说了用于集群传感器运用和保证高速、同步数据传输的规范。一起,P1451.4作业组完成了模仿变送器的混合形式通讯的运用,例如数字电子表格和模仿信号。
约两年曾经,美国国家仪器公司(NI)报道说它意识到了1451.4潜在的价值,并开端与IEEE作业组更积极地协作。NI的鼓励和IEEE的同意经过成为1451.4复苏的动力。
图1:Watlow公司和美国国家仪器公司报道说,现在在绝大多数的温度下智能热电偶比热电阻(RTDs)要准确得多,而智能热电阻也能够到达参阅精度。
1451.4 的展开
经过给模仿变送器添加即插即用功用,其可将其添加到数字仪器和丈量体系的网络中。IEEE 1451.4现在正有一个杰出的时机,依托简化变送器的装置、网络的建造与体系的保护和更新来加快联网传感器的运用。1451. 4正经过树立一个通用体系达到上述方针,该体系的信息数字网络需求辨识、标志、接口和运用来自模仿传感器的信号。
1451.4作业组副主席,美国国家仪器公司司理David Potter解说说1451.4是一项有用的技能规范,它使变送器电子数据表格与模仿丈量相兼容。“由于在变送器模仿接口添加了自辨认功用,该规范具有令任何丈量体系,模仿的或数字的,更易于装置、装备和保护的潜力。当传感器连接到数据搜集设备或任何仪表板,就会得到很多的关于装置规模、滤波和其他一些参数。假如这些信息现已保存在一块存储芯片中,那么你就能够主动进行装置与校对。”
1451.4规范还运用嵌入在传感器中的电可擦除、可编程、只读存储器芯片(EEPROM)完成即插即用功用详细资料的存储与通讯。制作商能够由Internet获取芯片的标志符。一个完好的变送器电子数据表格或许包含一个详细类型传感器的类型辨认和特点内容,如加快计、麦克风、应变仪、热电偶和其他类别传感器。变送器电子数据表格中还能够包含传感器的悉数校准数据。
对某个详细传感器的要求是,模板描绘文件应当在网站上给出并发布。该规范考虑到在一些现存的传感器中不能嵌入如EEPROM的存储器,因此在Internet上供给了虚拟变送器电子数据表格。美国国家仪器公司和他的协作伙伴供给了巨大的虚拟变送器电子数据表格库,能够在网址免费下载。作为美国国家仪器公司协作伙伴方案的一部分,现在大约有25家公司供给契合1451.4规范的传感器。
图2:Chris
Seymour在2004年ISA展会上展现了Watlow公司的Infosense-P型即插即用热电偶、热电阻和电热调节器怎么与契合1451.4规范的芯片和变送器电子数据表格合作运用,用于校准一个典型的“衣架(coat hanger)”,并使其比传统的温度传感器更准确。
Watlow公司的“衣架”
对测验和丈量用户而言,1451.4规范能够大幅度进步热电偶的精度。例如,典型的J型热电偶是由两种不同等级和相对精度的金属组成,可是,Watlow公司最近发现在它出产的热电偶上添加1451.4的单线存储器,进步了校准功用和曲线线性化程度,丈量差错从1.5℃到0.5 ℃下降了三倍,使之比美国国家规范化安排的热电偶愈加准确又如,一个典型的K型热电偶一般运用在600℃时有±2.6℃的不确定度,可是经过参加契合1451.4规范的智能传感器和更好的原材料,依据Watlow公司战略商场司理Chris Seymour的说法,可将在 600℃时的不确定度下降到0.6℃。一起他弥补说,一个A级的热电阻(RTD)作业在600℃时一般有±1.4℃的不确定度,而1451.4将其改造为智能热电阻后,其不确定度能够小到0.2℃。
Murphy在2004年ISA展会上展现了Watlow公司的Infosense-P型即插即用热电偶、热电阻和电热调节器怎么与契合1451.4规范的芯片和变送器电子数据表格合作运用,用于校准一个典型的“衣架(coat hanger)”,并使其比传统的温度传感器更准确。
“咱们主要是向OEM供货,这要求精度和可重复性,他们之前不得不购买精度在0.5%~1.0%差错规模的传感器,现在咱们能够将一切的校准信息存放于一片存储器中”,Seymour说。“咱们现在能实时地了解一个传感器的作业状况,由于它其间的数字符件能够告知咱们其模仿侧的运转状况。在这个情况下,咱们的OEM客户能够出产出在较高温度下作业,并比热电阻技能更准确的热电偶,而后者要贵重得多。”
Seymour弥补说选用契合1451.4规范的芯片意味着:为了取得更好的精度、进步寿数、下降温漂,Watlow公司也能够在其热电偶运用新式混合材料,例如高温合金。现在,芯片中有一切的电压/电阻数据表,能告知仪器它或许是什么类型的传感器。“曾经用户不得不购买校准表,但很简单被丢掉。而现在,具有了变送器电子数据表格后,就不或许将信息与芯片别离开了”,Seymour又说。“并且,开端的规范是传感器有必要线性运转,改变也有必要是线性的,由于一切的仪器都是模仿的。现在,咱们有数字电子技能,咱们能够盯梢记载任何咱们想要的功用,包含搜集有关未来传感器作业毛病的数据”。
IEEE P1451 规范
P1451.0——通用功用、通讯协议和变送器电子数据表(TEDS)格局。
功用:规范草案的意图是开发一套用于IEEE1451智能变送器规范的通用功用、指令和TEDS。
状况:规范草案拟定中;有期望2005年投票。
1451.1——网络运用处理器(NCAP)信息模型。
状况:1999年6月被同意为规范;现在正在修订。
1451.2——变送器-微处理器通讯协议和TEDS格局。
状况:1997年9月被同意为规范;现在正在修订,参加UART接口。
1451.3——分布式多点体系数字通讯和TEDS格局。
状况:2003年11月作为规范被同意。
1451.4——混合形式通讯协议和TEDS格局。
功用:界说选用回转极性的混合形式通讯,在相同的两条线路上以数字方法传送TEDS数据,发送模仿变送器信号。
状况:2004年5月被同意为规范,有望2004年11月发布。
P1451.5——无线传感器通讯与TEDS格局。
功用:削减电缆和装置本钱;下降电缆/局域网压降;改善根据条件监测的数据搜集;有助于预保护。
状况:规范草案拟定中;有期望2005年投票。
P1451.6——用于实质安全和非实质安全运用的高速、根据CANopen协议的变送器网络接口。
状况:规范草案拟定中。