讲义6网络化智能化仪器66slides

1、2（二）第四代仪器网络化仪器概念的提出网络技术是推动信息产业及相关产业，乃至整个 发展的一种技术，它的出现使得整个的工作和生活方式都发生了极大的变化。目前，在生活中，利用Internet可以比从前更经济、更方便和更快捷地取得信息并进行信息的交流； 在工作中，Internet 的应用主要还限于传递文字、图片和办公信息等。但是人们一直在研究如何更充分地 挖掘Internet的应用潜力，以实现“地球村”的梦想。第三代仪器：个人仪器和虚拟仪器。80年代初期，随着个人计算机的广泛应用，出现的以个人计算机为基础的个人仪器也称为PC仪器。它将传统的仪器与个人计算机的软件硬件结合起来。具有较高的性价比。80年

2、代后期，个人仪器在意义与概念上更进一步,出现 了虚拟仪器。虚拟仪器从其结构上来说，就是把计算机硬件技术、软件技术和仪器硬件有效结合在一起。给定计算机的运算能力和必要的仪器硬件之后，构造和使用VI 的关键在于应用软件。这是因为应用软件为用户构造或使用VI 提供了集成开发环境、高水平的仪器硬件 接口和用户接口。VI的优点在于：软件使得开发和维护的费用降至最低，技术更新周期短，价格低，可复用与可重配置性强，用户定义仪器功能，很好的开放性，可以与周边其它计算机互连等。第二代仪器：智能仪器。70年代以来，随着微处理器的广泛应用，在模拟仪器的基础上有了一定的发展，应用了一些计算机方面的技术。这种仪器以微电

3、子器件代替常规的电子线路，以微处理器为 ，具有信息 、显示、处理、传输、以及优化 等功能，可以通过标准的IEEE488接口由普通计算机 仪器，仪器般内置有处理器和 器。但是由于IEEE488接口传输速度有限，智能仪器存在着实时性差，价格昂贵，扩展能力低，以及开放性差的缺点。而且智能仪器也是由厂商定义的，用户无法改变。智能仪器的出现与发展给予仪器仪表的发展以及科学实验研究巨大的冲击，并对其产生了深远的影响。3（2）以成虚拟仪器概念为借鉴虚拟仪器的概念最初由美国仪器公司在20 世纪80年代后期提出来的，在通用计算机内加上相应的软件和硬件虚拟仪器，用以代替传统的科学仪器。虚拟仪器的种种优点如组构灵活

4、、研制周期 短、成本低、易维护、扩展方便、软件丰富等，成为科学仪器发展的主流，也是的一个重要应用领域。（1）测量观念的变化测量观念外延的拓宽为三层网络化仪器概念的提出奠定了基础。现代自然科学的发展，多学科技术的创新与融合，仪器仪表与计算机及通信的交互性， 使人们对使用仪器过程的目的、结果管理、信息资源共享等观念均发生了巨大的改变。仪器仪表作为的和基础，已很难再找到其以最初方式出现：对测量的远地化、网络化、以及测量结果信息 的共享化呼吁日渐高涨。 ，软件已成为现代新型仪器即各种如智能化仪器与虚拟仪器等微机化仪器设备中的重要组成部分。这一切将导致仪器仪表领域在观念上新的思想和概念的产生。（二）第四

5、代仪器网络化仪器概念的提出人们已经认识到，接入Internet的不应仅限于狭义上的计算机，工业中的各种测量 装置、生活中的各种家用电器、 不同领域、层面的各种公众设备等，都应该且必将成为Internet的客户端。随着信息 的到来，以往的仪器设备以及虚拟仪器已经远远不能满足人们对信息的需求，因此如何把现有Internet软硬 充分利用是现在值得深思的一个话题。同时， 合作，合作等概念致力于构筑一个综合不同工具和技术的电子化网络化的科学研究集成环境，使科学家们可以非常有效地利用地理上分布的各种 来从事科研活动。4（5）第四代仪器三层网络化仪器的理性模式三层网络化仪器是由 应用层为人们提供仪器界面、

6、操作处理界面以及结果信息等； 管理层提供多用户共享管理、多用户共享， 与应用层通信、命令的转发等等； 服务层提供仪器硬件设备的驱动、信息、信息传递以及与管理层的通信连接等。（4）第四代仪器三层网络化仪器的初步定义 三层网络化仪器是一个人们可以不受时间地理位置限制的、在任何时间任何地点都能够共享、获取到信息并有可能为地理上分散的软件、硬件的有机集合体。了传统的第一代仪器、第二代仪器、第三代仪器的范畴。它并不是一些仪器的拼凑组合，而是借助于网络通信技术的可共享软硬结合体。如果没有网络通信以及信息载体的介入，随时随地的信息获取根本就不可能。测量测试的结果信息需要通过电缆、光纤Internet、移动通

7、信、无线通信等媒介传输。三层网络化仪器是一种涵盖范围更宽、多门学科、应用领域更广的仪器范畴。虚拟仪器的软硬件分离概念以及网络技术是为第四代仪器。（3）以网络技术为背景，以Internet为代表的计算机网络的迅速发展及相关技术的日益完善，了传统通信方式在时空与地域的，使得大范围内的通信成为可能。Internet拥有的硬件和软件正在越来越多的领域中得到应用。如医疗、与、高档测量仪器设备的实时调用，设备故障诊断，设备的 ， 设备的故障恢复等等。网络互联设备成本的降低与技术上的进步，便得Internet的各种硬件 得以综合利用。信息科技发展使科学仪器也正经历着深刻的 ， 其中一个最明显的发展趋势就是科

8、学仪器的软件化，集成化与微型化，现代高新科学技术的迅速发展， 地推动了仪器仪表技术的不断进步。仪器向计算机标准、网络规范靠拢。5（四）第四代仪器三层网络化仪器研发现状网络化传感器传感器是一种以一定的精确度将被 测对象转化为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。网络化传感器是在智能传感器基础上， 把TCP/IP协议作为一种应用，嵌入现场智能传感器的ROM中，从而使信号的收、发都以TCP/IP方式进行，如 此，网络化传感器像计算机一样成为了测控网络上的节点 登临网络，并具有网络节点的组态性和互操作性。利用局域网和广域网，处在测控点的网络传感器将测控参数信息加以必要的处理后登临网络，

9、联网的其他设备便可获取这些参数，进而再进行相应的分析和处理。（四）第四代仪器三层网络化仪器研发现状三层网络化仪器的概念并非建立在虚幻之上，而已经 在现实中初见端倪。以下是一个三层网络化仪器的实例。系统是一个按照第四代仪器三层网络化仪器的理性模式建立的一个可共享的网络化仪器。其用户层是一个编制好的软面板，通过这个软面板 可以设置进行的各种差数信息等。其管理层是一个能够响应多个用户连接并具有网络通信功能的计算机实体，其服务层是一个具体的硬件设备并具有网络通讯功能。这三部分可以是分布在一个互联网的任意角落，但它们从逻辑结构上组成一台网络化仪器。通过这台仪器，可以多用户共享同一个硬件设备，测试结果通过

10、网络共享，通过网络实现多人合作。（三）第四代仪器与第一代，二代，三代仪器的对比第四代仪器与第一代、第二代、第三代之间存在着许多的差异与不同。如，信息共享，多用户共享等。正如同多个Intranet组成一个全球可以共享的internet,可以把每一个第四代 仪器三层网络化仪器认为是一个Intranet，可以通过网络把种种仪器结合起来，形成一个可以全球共享的仪器网。6二、基于Web的虚拟仪器概念基于Web的虚拟仪器（ VI），简单说就是把VI 技术和面向Internet的Web技术二者有机结合所产生的新的VI技术。形象地说，VI的主要工作是把传统仪器的前面 板移植到普通计算机上，利用计算机的处理相关

11、的测试需求；基于Web的VI则更进一步，它是把仪器的前面板移植到Web页面上，通过Web服务器处理相关的测试需求。二、基于Web的虚拟仪器概念 智能仪器在模拟仪器的基础上有了较大的发展，应用了许多计算机方面的技术，可以通过标准的IEEE488接口连接到普通计算机，仪器般内置有处理器和器。 但是由于IEEE488接口传输速度有限，智能仪器存在着实时性差、价格昂贵、扩展能力低以及开放性差的缺点，而且智能仪器也是由厂商定义的，用户通常是无法改变的。 虚拟仪器（VI）克服了上述缺点，而将Web和虚拟 仪器结合起来，使 VI拓展到真正的分布式网络测试应用环境中去，可以丰富测试，提高测试效率， 充分合理地

12、利用有效的。（四）第四代仪器三层网络化仪器研发现状网络化示波器和网络化逻辑分析仪科技有限公司研制出的具有网络功能的16700B型逻辑分析仪网络化逻辑分析仪。这种网络化逻辑分析仪可实现任意时间、任何地点对系统的，实时地获得仪器的工作状 态；通过友好的用户界面，可对仪器的功能加以控 制，对状态进行检测；还能将仪器测得的数据经网络迅速传递给本地计算机。此外，国内外一些大型的电子仪器公司已在积极研制和开发新型网络化仪器，科学仪器正向着数字化、网络化和多 化方向发展。这一切都 着新一代仪器的成型与问世。7（2）面向Internet的Web技术客户/服务器（Client/Server-C/S）工作模式。C

13、/S工作模式作为分布式应用程序之间通信的一种有效方式，在近 些年得到了非常广泛的应用，其特点是运行在服务器上的 进程能为发出请求的客户提供所需的信息。正是由于有一套通用的标准，服务器和客户总是能运行于 通过某种网络互联的不同平台、不同操作系统上。 Internet上流行的网络/ 浏览器(Web/Brower-W/B)模式属C/S 中的一种，W/B模式为在测控系统中集成各种功能提供了一种发展方向，即客户端可以是瘦客户端。在三级网络体系结构中，Web服务器既作为一个浏览服务 器，又作为一个应用服务器。在这个中间服务器中，可以将整个应用逻辑驻留其上，而只有表示层存在于客户机 上。这种结构被称之为“瘦

14、客户机”，但丝毫影响它的网络功能。（2）面向Internet的Web技术Ø 就Internet的发展来说，从最初用于美国军方的ARPANET，到今天的Internet，Internet技术的发展日新月异，内容也由最初纯文本的信息交流，到WWW多技术，再到信息家电等，越来越丰富。 可以说Internet技术已经是无所不在，无所不容。Ø 随着网络硬件设备的不断发展，基础设施的不断完善，网络软件的不断丰富以及网络成本的不断降低，把网络作为VI的测试平台无论从技术上还是成本上都是可行的。（1）VI技术VI的两大技术基础是计算机硬件技术和软件技术，而正是计算机硬件和软件的网络化带来了

15、整个社会的网络化，所以从发展的角度来说，这一技术不可避免地要渗透到VI技术领域里来。VI依靠计算机强大的处理能力，高性能的显示技术，高速的 系统，丰富的外部设备；同时VI还有计算机丰富的软件系统，包括网络化的操作系统(如Windows NT)、应用软件(如Internet Explorer)和网络性能非常强的VI软件(如National Instrument公司的ComponentWorks,G Web Server等)。所有这些使VI 系统本身具备了强大的网络能力。8（4）基于Web的虚拟仪器软件技术§ ActiveX技术§ DataSocket服务器§ Web

16、服务器 I§ NI Internet Toolkit（3） VI和Web结合的基本模型Internet可以看出，在虚拟仪器的基础上，增加其登陆因 特网及网络浏览的功能，就可以实现基于Web的网 络化仪器了。从这一角度讲，基于Web的网络化仪 器是虚拟仪器技术的延伸与扩展。虚拟仪器虚拟仪器虚拟仪器浏览器浏览器浏览器浏览器（2）面向Internet的Web技术W/B模型是C/S模型的衍生，这一模型奉行“瘦客户/胖 服务器”的理念，把主要的应用程序放在服务器上，客户端只需要浏览器环境，就可根据需要从服务器应用程序来完成所需要的任务。这使应用程序的维护更方便，工作量主要集中在服务 器端，开发

17、工作量较小，成本较低。而且Web具有界面 友好，操作方便等特点，因此深受广大用户的欢迎。Web渗透到仪器领域，是仪器领域内的一次重要革新，这正是Internet非凡影响力的表现。9ActiveX技术Ø ActiveX最吸引人的地方之一，就是ActiveX Controls。Ø ActiveX Controls 就是基于OLE(Object Linking & Embedding)技术并加以扩充，符合COM(Component Object M)格式的交互式软件元件。许多原本使用于Visual Basic、Delphi等的OCX(OLE Control)，都可以成为A

18、ctiveX Controls。Ø 目前支持ActiveX的开发工具主要有Visual Basic、Visual C+、Visual J+以及Delphi等多种编程语言。（4）基于Web的虚拟仪器软件技术ActiveX技术ActiveX优点主要有以下几个方面： 利用现成的1000多个ActiveX Controls，可以很容易开发出基于网络的应用程序。 可以开发出能够充分发挥硬件与操作系统功能的应用程序与服务。 这是由于所调用的ActiveX Controls与硬件及操作系统功能能够较紧密地结合的缘故。 跨操作系统平台，支持Windows、Macintosh、 UNIX版本。（4）基

19、于Web的虚拟仪器软件技术ActiveX技术ActiveX是由Microsoft公司定义并发布的一种开放性标准。它能够让软件开发者很方便、快速地在Internet、Intranet网络环境里，制作或提供生动活泼的内容与服务、编写功能强大的应用程序。10（4）基于Web的虚拟仪器软件技术DataSocket服务器NI 公 司 的 ComponentWorks 软 件 包 中 提 供 的DataSocket具备以下三个工具：（1） DataSocket ActiveX控件，开发者可以利用它提供的控件在诸如VB、VC等ActiveX容器中开发共享数据应用程序。（2） DataSocket服务器，利用

20、dstp协议在应用程 序间交换数据。（3） DataSocket服务器管理程序，它是一个配置和管理工具，负责确定DataSocket服务的最大连接数、实现设置等网络管理功能。（4）基于Web的虚拟仪器软件技术DataSocket服务器Ø DataSocket使用一种增强数据类型来交换仪器类型的数据，这种数据类型包括数据特性（如采样 率、操作者姓名、时间及采样精度等）和实际测 试数据。Ø DataSocket 用类似于Web 中的统一（URL）数据源，URL不同的前缀表示了不同的数据类型，file表示本地文件，http为超文本 传输，ftp为文件传输协议，opc表示的是OPC

21、服务器， dstp（ DataSocket transfer protocol）则说明数据来自DataSocket服务器的实时数据。（4）基于Web的虚拟仪器软件技术DataSocket服务器DataSocket是National Instrument提供的一种编程工具，借助它可以在不同的应用程序和数据源之间共享数据。DataSocket可以 本地文件以及HTTP和FTP服务器上的数据。DataSocket为低层通讯协议提供了一致的API，编程 无需为不同的数据格式和通讯协议编写具体的程序代码。而且通常这些数据源分布在不同的计算机上。11(5)基于Web的虚拟仪器发展随着网络技术发展，基于In

22、ternet的虚拟仪器将为用户提供更快捷、更方便的服务。用户可以通过HTTP协议和测量仪器系统， 可以进行排错、修复和测试。基于Internet的分布式虚拟（Virtual Lab，VLab）将完成医疗诊治、虚拟太空测试实验、虚拟海底测试实验，也将为测控仪器的设计与使用带来许多意想不到的新思路。（4）基于Web的虚拟仪器软件技术NI Internet Toolkit除了上述介绍的几种软件技术以外，还有National Instrument 的Internet Toolkit for G ， Java， ASP等不断发展完善的软件技术，都可以在基于Web 的VI中得到应用。显然，利用网络技术实现

23、对对象的测试与 ，是对传统测控方式的 。测控方式的网络化，是未来测控技术发展的必然趋势，它能充分利用现有 和网络带来的益处，实现各种 有效合理的配置。（4）基于Web的虚拟仪器软件技术Web服务器支持标准的HTTP协议。调用内置的Monitor和Snap函数，使VI的前面板显现在浏览器中。支持CGI，实现对VI的交互式。 支持SMTP，在VI中实现消息和文件的邮件 送。支持FTP，实现文件的自动上。12(2) 智能传感器网络化的实现利用现场总线技术 在自动化领域，现场总线系统FCS（Fieldbus Control System）正在逐步取代一般的分布式系统DCS（Distributed Co

24、ntrol System），各种基于现场总线的智能传感器/执行器技术也得到迅速发展。 但目前市场上多种现场总线并存，使得基于现场总线的传感器/执行器（Sensor/Actuator）接口协议标准各异，如目前市场上较为流行的现场总线如CAN（局域网络），Lonworks(局部操作网络)、Profibus（过程现场总线）、HART（可寻址 传感器数据通信）、FF（基金现场总线）等各有自身优势和适用范围，很难在短期内 统一。三、Internet的网络化智能传感器(1)智能传感器Ø 微处理器（Microprocessor）与传统传感器（Dumb Sensor）相结合，使之具备人的某些智能的新

25、概念传感器,产生了功能强大的智能传感器（Intelligent Sensor或Smart Sensor）.Ø 智能传感器的出现给传统工业测控带来了巨大的进步，在工业生产、国防建设和其他科技领域发挥着重要的作用。(5)基于Web的虚拟仪器发展虚拟是近几年随着因特网的迅速发展而提出 来 的 ， 人 们 想 通 过 虚 拟 现 实 （ Virtual Reality，VR）技术来操作和内昂贵的科学仪器，科学家可以通过VLab进行科学研究，大学生们也可以通过VLab来共享 有限的实验室，这种早年的梦想已经变成现实，其发展和应用前景十分广阔。Internet已遍及世界各地，利用Internet

26、进行遥 测 、协同研究以及网络化测试与 将给人们带来极大的方便。13(2) 智能传感器网络化的实现利用Intranet/Internet技术具有Internet/Intranet功能的网络化智能传感器是 在智能传感器的基础上实现网络化和信息化，其是使传感器本身实现TCP/IP网络通信协议。随着电子和的高速发展，通过软件方式或硬件方式可以将TCP/IP协议嵌入到智能化传感器中。 目前已有多种的TCP/IP（如美国SeikoInstruments公司生产的ichip S7600A），它们可直接用作网络接口，实现Internet的网络化仪器。(2) 智能传感器网络化的实现利用Intranet/Int

27、ernet技术Intranet和因特网(Internet)具有相同的技术原理，于用的TCP/IP协议，使、信息传输等能直接在Intranet/Internet上进行，既统一了标准，又使工业 测控数据能直接在Intranet/Internet上动态发布和共享， 供相关技术 、管理 参考，这样就把测控网和信息网有机地结合了起来，使得工厂或企业拥有一个的网络平台，从成本、管理、维护等方面考虑这是一种最佳 的选择。让传感器/执行器在应用现场实现TCP/IP协议，使现场测控数据就近登临网络，在网络所能及的范围内适时发布和共 享，是具有Internet/Intranet功能的网络化智能传感器（包括执行器）

28、的研究目标，也是目前国内外竞相研究与 发展的前沿技术之一。(2) 智能传感器网络化的实现利用Intranet/Internet技术对于大型系统而言（特别是自动化工厂用的系统）由于其中的传感器/执行器数以 万计，特别希望能减少其中的总线数量，最好能统一为一种总线或网络，这样不仅有利于简化布线、节省空间、降低成本，而且方便系统维护。另一方面，现有工厂和企业大都建有企业内部网（ Intranet ） ， 基于Intranet 的信息管理系统（MIS）成为企业运营的公共，为工厂现代化提供了的保障。14(3) 智能传感器连入Internet的两种方式通过公共的TCP/IP转接口与Internet相连其典

29、型代表是美国仪器公司的GPIB-ENET器模块，它包含一个16位微处理器和一个可以将数据流的GPIB格式与Ethernet格式相互转换的软件，将这 个器模块安装上传感器或仪器，就可以和Internet互通了。直接在智能传感器上实现TCP/IP典型代表是HP公司设计的一个测量流量信息传感器模型。该传感器模型是采用BFOOT-66051（一种带有定制Web页的以太网器）来设计的，STIM（SmartTransducer Interface Module，智能变送器接口模块） 用以连接传感器，NCAP（Network Capable Application Processor，网络适配器）用以连接E

30、thernet或 Internet。STIM内含一个支持IEEEP1451数字接口的微处理器，NCAP 通过相应的P1451.2接口STIM，每个NCAP网页中的内容通过PC机上的浏览器可以在Internet上。 STIM和NCAP接口有的集成模块问世，如EDI1520， PLCC-44，可以在实现具有Internet/Intranet功能的网络化智能传感器。(3) 智能传感器连入Internet的两种方式正是由于信息传感器广泛的市场前景和无所不在 的应用领域，如智能交通系统，虚拟现实（VR） 应用、信息家电、家庭自动化、工业自动化、POS 网络、电子商务、环境监测及医疗等等，国内外相关研究方

31、兴未艾，各类方法和实现方案不 断涌现，各有特点和优势。总体上讲，这些研究可归结为两大类，一类是直 接在智能传感器上实现TCP/IP，使之直接连入Internet；另一类是智能传感器通过公共的TCP/IP转接口（或称网关Gateway）再与Internet 相连。15四、 IEEE1451网络化智能传感器标准§ 基于现场总线的各种测控系统继模拟仪表 系统、集中式数字控制系统、分布式 系统之后，基于各种现场总线标准的分布式测量和 系统得到了广泛的应用，这些系统所采用的总线网络多种多样、千差万别，其内部结构、通讯接口、通讯协议等各不相同。(4)网络化智能传感器发展趋势以IP技术为的因特网渗

32、透到人类生活的方方面面，无数因特网的节点（具有Internet/Intranet 功能的网络化智能传感器）正在发挥着神经细胞的功能，它将使地球披上一层“电子皮肤”，地球正是用因特网在支持和传递着它的“感觉”，无处不在的网络化智能传感器（包括气象参数传感器、水土分析传感器、污染检测器、电子眼、电子鼻、葡萄糖传感器和脑电图仪等等）探测和监视着城市、大气、船只、车流和人类。(4)网络化智能传感器发展趋势目前，包括Siemens/Infineon、Philips与Motorola在内的数十家大公司成立了“ Internet（ETI）”，共同推动着Internet技术和市场的发展。具有Internet/

33、Intranet功能的网络化智能传感器技术已经不再停留在论证阶段或阶段，越来越多的成本低廉且具备Internet/Intranet网络化 功能的智能传感器/执行器不断地涌向市场，正在并且将要更广地影响着人类生活。16上述测控系统的不足之处：实际上，由于这的构造和设计是基于各种网络总线标准而定的，如I2C、HART、SPI、LonWorks及CAN 等，每种总线标准都有规定的协议格式，相互之间互不兼容，给系统的扩展、维护等带来不利的影 响。对传感器/执行器的生产厂家来说，希望的得到更大的市场份额， 本身就必须符合各种标准的规定，因此需花费很大的精力来了解和熟悉这些标准，同时要在硬件的接口上符合每

34、一种标准的要求， 这无疑将增加制造商的成本；对于系统集成开发商来说，必须充分了解各种总线标准的优缺点并能够提供符合相应标准规范的 ，选择合适的生产厂家提供的传感器或执行器使之匹配；其他网络系统计算机路由器网络总线智能传感器节点智能传感器节点智能传感器节点智能传感器节点温度阀门继电器一种分布式测控系统结构示意图该图简单地表示了一种分布式测量和 系统的典型应用事例，是目前市场比较常见的现场总线系统结构图。§ 基于现场总线的各种测控系统目前市场上，在通讯方面所遵循的标准主要有：IEEE803.2(以太网)，IEEE802.4(令牌总 线)，IEEE FDDI(光纤分布式数据界面)，TCP/

35、IP(传输协议/互联协议)等，以此来连接各种变送器（包括传感器和执行器），要求所选 的传感器/执行器必须符合上述标准总线的有定。一般说来，这类测控系统的都可以采用如下图所示的结构来描述。17IEEE1451标准的诞生智能化网络变送器接口标准的实行，将有效地改 变目前多种现场总线网络并存而让变送器制造商 无所适从的现状，智能化传感器/执行器在未来的分布式网络系统中将得到广泛的应用。对于智能网络化传感器接口内部标准和软硬件结 构，IEEE1451标准中都作出了详细的规定。该标准的通过，将大大简化由传感器/执行器的各种网络系统，并能够最终实现各个传感器/执行器厂家的相互之间的互换性。IEEE1451

36、标准的诞生前述情况，1993年开始有人提出构造一种新的通用智能化变送器标准； 1995年5月给出了相应的标准草案和演示系统，经过几来的努力，终于在1997年9月通过了国际电气电子工程师IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)认可，并最终成为一种通用标准，即IEEE1451.2。上述测控系统的不足之处： 对于用户来说， 经常根据需要来扩展系统的功能，要增加新的智能传感器或执行器，选择的传 感器/执行器就必须能够适合原来系统所选择的网 络接口标准，但在很多情况下很难满足，因为智 能传感器/执行器的大多数厂家都无法提供满足

37、各 种网络协议要求的 ，如果更新系统，将给用户的投资利益带来很大的损失。18采用IEEE1451.4标准的主要目的如下： 通过提供一个与传统传感器 兼容的通用IEEE1451.4传感器通 口使得传感器具有即插即用功能。 简化了智能传感器的开发。 简化了仪器系统的设置与维护。 在传统仪器与智能混合型（smart mixed-mode） 传感器之间提供了一个桥梁。 使得内存容量小的智能传感器的应用成为可能。IEEE1451标准的发展历程P1451.1工作组主要负责智能变送器的公共目标模型进 对相应模型的接口进行定义；P1451.2工作组主要定义TEDS 和数字接口标准，包括STIM和NACP之间的

38、通讯接口协议和管脚定义分配。 1998底，技术委员会 大量的模拟量传输方式的测量 网络及小空间问题，成立了另外两个工作组P1451.3、P1451.4。P1451.3负责制定与模拟量传输网络与智能网络化传感 器的接口标准；P1451.4负责制定小空间范围内智能网络化传感器相互 之间的互联标准。IEEE1451标准的发展历程 1993年9月，IEEE第九技术委员会即传感器测量和仪器仪表技术接受了制定一种智能传感器通讯接口的协议; 1994年3月，美国标准技术NIST(The National Institute f Standard and Technology)和IEEE共同组织一次关于制定智

39、能传感器接口和制定智能传感器连接网络通用标准的研讨会，从这以后连续主办了四次关于这方面问题讨论的一系列研讨会场; 直到1995年4月,成立了两个专门的技术委员会： P1451.1工作组和P1451.2工作组。191451网络传感器检测系统设计NCAP1451智能传感器信息网对传感器进行自动识别、学习，完成信息获取。传统传感器检测系统设计工程师Sensor传感器检测系统采用IEEE1451.4标准的主要目的如下：虽然许多混合型 （即能非同时地以模拟和数字的方式进行通信）智能传感器的应用已经得到发展，但是由于没有统 一的标准，市场接受起来比较缓慢。一般来说，市场可接受的智能传感器接口标准不但要适应

40、智能传感器与执行器的发展，而且还要使开发成本低。 因此，IEEE1451.4就是一个混合型的智能传感器接口的标准，它使得工程师们在选择传感器时不用考虑网络结构，这就减轻了制造商要生产支持多网络的传感器的负担，也使得用户在需要把传感器移到另一个不同的网络标准时可减少开销。IEEE1451.4标准通过定义不依赖于特定 网络的硬件和软件模块来简化网络化传感器的设计，这也推动了含有传感器的即插即用系统的开发。20IEEE1451.2的一结构框图客户端TIISTIMNCAPInternet智能变送器接口模块网络匹配处理器应用处理软件识别WEB校正服务器引擎传感器处理器TEDS§ IEEE1451标准接口的结构如下图所示：网络 A网络 B网络识别模块NCAP变送器接口智能变送器接口模块STIM变送器与网络无关接口模块第二层模块为智能变送器接口模块STIM（Smart Transducer interface Module）,其中包括变送器和变送器电子数据单 TEDS（Transducer Electronic Data Sheet）