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传感器迎来3G时代

2006年07月10日 09:09:00 中国传动网

从20世纪70年代到20世纪末,随着现场总线技术开始应用于传感器,智能化传感器网络开始得以组建,大量多功能传感器被运用,如今更是提出了基于以太网技术和无线技术连接的传感器网络。本文将重点关注智能传感器的网络化革命趋势。   彭瑜:智能无线传感器优势凸显   彭瑜先生 上海工业自动化仪表研究所教授级高级工程师   第一代传感器被称为哑(dumb,意即无微处理器)传感器,其功能特征是着重于测量物理参数,无智能,扁平结构;第二代传感器是智能型传感器,其功能特征是着重于应用,就地智能,分级结构;第三代传感器是网络传感器,其功能特征是着重于目标,动态结构,网络智能。所谓着重于目标而非着重于算法,就是传感器具有对测量结果的自学习特性,因而能够校正被测参数因各种原因引起的误差。这将有助于克服目前普遍使用的测量系统存在的若干缺点(如建立一个测量系统要花费大量的时间、测量过程难以重复、难以测量被测参数的分布场等)。如果想通过测量来了解被测对象的变化过程、其能耗特性和它对某一外加因素的响应,网络型传感器的作用举足轻重。   美国工业无线共同体于2002年举办了《21世纪的工业无线技术》讨论会。会上披露美国总统的科学技术咨询顾问早在1997年就断言:无线传感器及其网络的发展会带来10%的生产效率改善和减少25%的排放或泄漏。会议聚焦无线传感器网络的发展及其应用前景,指出具有足够的可靠性和自治处理能力、又能在工业环境下任何地点安装使用的智能无线传感器及其网络,将为各种生产装置配备实时共享的数据采集能力,从而为提高生产率,改善产品质量,降低成本发挥重要作用。   无线系统将电磁波作为传输介质,避免了有线系统在安装成本高,维护成本高,价格不断上升,接插件的故障率高,查找接插件的故障困难等方面的限制,提供了成本、灵活性和使用方便等竞争优势。一些具有前向思维的企业洞察工业无线系统的巨大潜力,对此给予极大关注。   沈畅:信息交换高度自由   沈畅先生 欧姆龙自动化(中国)统辖集团市场统括部部长   在传统的工业控制现场,传感器通过光、电磁、超声波等手段对现场状况进行监控,并将接收到的能量转换为电信号再进行处理。长期以来,传感器扮演的角色就是单纯的检测功能,但近年来,传感器的发展出现了智能化、网络化的新趋势。   与传统的传感器相比,具备网络功能的智能化传感器最大的特色在于信息交换上的高度自由,以工业控制类传感器来说,主要体现在以下两点:   1. 检测设定值可以根据现场要求灵活设置。普通工业传感器一次性设置检测条件,在面对现代柔性生产线的多种工件、多种检测要求时,最终客户或者选择频繁更换传感器检测条件,适应现场要求,但会花费大量的精力,并且存在不稳定的可能性;或者选择购买新的传感器以适应不同的要求,但这会造成成本的无谓上升。而智能传感器借助网络功能,可以根据生产进度预先设定好不同的检测条件,由上位机按计划指示,也可以通过远程通信读取现场情况,直接进行检测条件的修改。   2. 可以与上位机之间持续进行大量信息进行交换。现代生产线要求对现场信息的进行大量采集与处理,而单体传感器借助自身存储体,可以存储的信息量有限。通过网络技术,智能传感器可以借助上位机的存储体,如工业计算机硬盘,预先放置大量的信息进行交换,也可以将历史检测数据上传以供生产分析。   欧姆龙传感器经过70余年的发展,已经形成了包括光电、接近、测量检测、视觉传感、自动信息识别在内的完整产品线。欧姆龙致力于为客户提供完整的传感解决方案,尤其在需要大量信息处理的测量检测、视觉传感与自动信息识别产品方面,欧姆龙已经推出了多种具备以太网或总线技术的产品。   赵颖全:网络传感器将成为研究热点   赵颖全先生 西门子自动化系统部传感器产品经理   与过去孤立、单一功能、单一检测对象的传统工业传感器相比,当前的很多传感器产品已经具备了一定的智能和联网能力。网络传感器是以嵌入式微处理器为核心,集成了传感器、信号处理器和网络接口的新一代传感器。在网络传感器中,采用嵌入式技术和集成技术,使传感器的体积减小,抗干扰性能和可靠性提高。微处理器的引入,使网络化传感器成为硬件和软件的结合体,根据输入信号进行判断、决策、自动修正和补偿,提高了控制系统的实时性和可靠性;网络接口技术的应用,为系统的扩充提供了极大的方便,具有便于远程操作、维护简单、实时监控等优点。   从目前传感器厂商的产品方向来看,一是专业传感元器件厂商的产品向小型化、高精度发展,并不断推出电磁、压力等新型测量仪表;二是综合厂商的传感器产品向网络化发展,主要是与上层的PLC控制系统进行双向通信。由于与PLC的智能连接,西门子IQ-sensor大大增强了传感器的灵活性和可靠性。统一的数据交换为工厂架构和操作带来了多种益处。IQ Sensor传感器的网络化特点主要体现在:经由软件或示教进行参数预置,参数可备份和动态修改,当更换传感器后参数可自动导入;操作简单,集成的调整指南可以快速调整布局;采取模块化设计,容易更换结构且无需更多的接线;传感器可以通过网络传出诊断信息等。   网络传感器的开发,使测控系统主动进行信息处理以及远距离实时在线测量成为可能。国内对于网络化传感的开发处于起步阶段,随着全方位参数检测的需要和网络化技术的发展,网络传感器将成为今后研究的热点。   邓辉:智能传感器网络化发展进程   邓辉先生 美国邦纳工程国际有限公司技术及应用部经理   早在20世纪90年代BANNER公司的光电开关就已经实现了智能化,只不过当时其智能程度比较低,只是可以自动示教传感器的灵敏度,从而解决了人为调整传感器的难度和一致性问题。   随着自动化程度的提高,工程师对于传感器应用的多样性、方便性、智能性也越来越高, ASIC芯片(特定用途集成电路)被陆续用于BANNER新的光电开关中,大大提高了光电开关的灵活性,大部分产品都可以与PC机连接并通过特定的软件进行参数的设定。此类智能传感器已经具备了初步的网络化功能。   2000年BANNER公司推出第一代视觉传感器,将复杂昂贵的工业机器视觉系统简单化,使之成为高端智能传感器,到目前为止已经发展到第4代7个系列的产品,这些产品全部具备以太网接口,通过TCP/IP协议可以与上位机通信并进行软件编程,数据处理等功能,可以看出这类产品已经完全具备了智能传感器网络化的全部特征。 从发展的进程可以看出工控行业自动化技术的提高以及客户对于传感器应用多样化,复杂化以及人性化的要求是推动智能传感器的网络化进程的动力之一。另外,随着蓝牙技术,WiFi技术的成熟,无线传输及无线局域网在工业领域的运用也日臻成熟,BANNER目前正在为交通行业研发采用902~928MHz跳频技术的无线网络传感器,所以运用无线技术的智能传感器随着技术的成熟,将会越来越多地应用于实际中。

供稿:传动网

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