近來被獲準(zhǔn)通過的IEEE 1451.4標(biāo)準(zhǔn),，以其更簡單、實用的應(yīng)用使智能變送器接口標(biāo)準(zhǔn)得到了重生,，同時它用于模數(shù)信息轉(zhuǎn)換的變送器電子數(shù)據(jù)表格(TEDs)具有即插即用能力,，這引發(fā)了開發(fā)全新解決方案的熱潮。

事實上,，業(yè)界的某些評論已經(jīng)過分夸大了IEEE 1451智能變送器接口標(biāo)準(zhǔn)的消亡,。該標(biāo)準(zhǔn)被束之高閣，直到開發(fā)者開始使用最近批準(zhǔn)通過的IEEE 1451.4部分,。這一部分標(biāo)準(zhǔn)中增加了存儲元件以使傳感器更加智能化,，還通過變送器電子數(shù)據(jù)表格(Transducer Electronic Data Sheets, TEDS)增加了自識別功能。這種簡便的方法使變送器電子數(shù)據(jù)表格可用于大量現(xiàn)存的模擬傳感器接口,，且添加了即插即用功能,，并確保了精確和經(jīng)濟的解決方案和應(yīng)用。簡言之,，P1451不再是“一個尋找問題的解決方案”（P代表整個標(biāo)準(zhǔn)目前處于提交狀態(tài)）,。

這一標(biāo)準(zhǔn)滿足了中小型傳感器和變送器制造商長久以來的期望——尋求一個通用的傳感器接口，但卻長期承擔(dān)著不同網(wǎng)絡(luò),、現(xiàn)場總線,、協(xié)議和需求造成的歷史負擔(dān)。1451標(biāo)準(zhǔn)最初的概念是為了讓變送器外殼有空間安裝驅(qū)動器,，允許變送器可插入P1451類的驅(qū)動器,，減少了專門驅(qū)動的需要，據(jù)說能節(jié)省90%~95%以前用于軟件開發(fā)的時間,。

一些歷史背景

1451是1994年由電氣與電子工程師學(xué)會（IEEE）儀器與測量分會和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)會（NIST）發(fā)起,，目的是希望用標(biāo)準(zhǔn)通信接口解決傳統(tǒng)傳感器集成的問題。目前,，P1451已經(jīng)發(fā)展成擁有7個工作組,，其中4個是正式批準(zhǔn)的。

最近,，P1451.3工作組定義了用于集群傳感器應(yīng)用和確保高速,、同步數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn),。同時，P1451.4工作組完成了模擬變送器的混合模式通信的應(yīng)用,，例如數(shù)字電子表格和模擬信號,。

約兩年以前，美國國家儀器公司（NI）報道說它意識到了1451.4潛在的價值,，并開始與IEEE工作組更積極地合作,。NI的激勵和IEEE的批準(zhǔn)通過成為1451.4復(fù)蘇的動力。

圖1：Watlow公司和美國國家儀器公司報道說,，目前在絕大多數(shù)的溫度下智能熱電偶比熱電阻(RTDs)要精確得多,，而智能熱電阻也可以達到參考精度。

1451.4 的開展

通過給模擬變送器增加即插即用功能,，其可將其添加到數(shù)字儀器和測量系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中,。IEEE 1451.4目前正有一個良好的機會，依靠簡化變送器的安裝,、網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與系統(tǒng)的維護和更新來加快聯(lián)網(wǎng)傳感器的應(yīng)用,。1451. 4正通過建立一個通用系統(tǒng)達成上述目標(biāo)，該系統(tǒng)的信息數(shù)字網(wǎng)絡(luò)需要辨識,、標(biāo)志,、接口和使用來自模擬傳感器的信號。

1451.4工作組副主席,，美國國家儀器公司經(jīng)理David Potter解釋說1451.4是一項實用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),，它使變送器電子數(shù)據(jù)表格與模擬測量相兼容。“由于在變送器模擬接口增加了自識別功能,，該標(biāo)準(zhǔn)具有令任何測量系統(tǒng)，模擬的或數(shù)字的,，更易于安裝,、配置和維護的潛力。當(dāng)傳感器連接到數(shù)據(jù)采集設(shè)備或任何儀表板,，就會得到大量的關(guān)于安裝范圍,、濾波和其他一些參數(shù)。如果這些信息已經(jīng)保存在一塊存儲芯片中,，那么你就可以自動進行安裝與校正,。”

1451.4標(biāo)準(zhǔn)還利用嵌入在傳感器中的電可擦除、可編程,、只讀存儲器芯片(EEPROM)實現(xiàn)即插即用功能詳細資料的存儲與通信,。制造商可以由Internet獲取芯片的標(biāo)志符。一個完整的變送器電子數(shù)據(jù)表格可能包含一個具體類型傳感器的類型識別和屬性內(nèi)容,，如加速計,、麥克風(fēng),、應(yīng)變儀、熱電偶和其他類別傳感器,。變送器電子數(shù)據(jù)表格中還可以包含傳感器的全部校準(zhǔn)數(shù)據(jù),。

對某個具體傳感器的要求是，模板描述文件應(yīng)當(dāng)在網(wǎng)站上給出并發(fā)布,。該標(biāo)準(zhǔn)考慮到在一些現(xiàn)存的傳感器中不能嵌入如EEPROM的存儲器,，因此在Internet上提供了虛擬變送器電子數(shù)據(jù)表格。美國國家儀器公司和他的合作伙伴提供了龐大的虛擬變送器電子數(shù)據(jù)表格庫,，可以在網(wǎng)址www.ni.com/sensors免費下載,。作為美國國家儀器公司合作伙伴計劃的一部分，目前大約有25家公司提供符合1451.4標(biāo)準(zhǔn)的傳感器,。

圖2：Chris

Seymour在2004年ISA展會上展示了Watlow公司的Infosense-P型即插即用熱電偶,、熱電阻和電熱調(diào)節(jié)器如何與符合1451.4標(biāo)準(zhǔn)的芯片和變送器電子數(shù)據(jù)表格配合使用，用于校準(zhǔn)一個典型的“衣架（coat hanger）”,，并使其比傳統(tǒng)的溫度傳感器更精確,。

Watlow公司的“衣架”

對測試和測量用戶而言，1451.4標(biāo)準(zhǔn)可以大幅度提高熱電偶的精度,。例如,，典型的J型熱電偶是由兩種不同等級和相對精度的金屬組成，但是,，Watlow公司最近發(fā)現(xiàn)在它生產(chǎn)的熱電偶上增加1451.4的單線存儲器,，提高了校準(zhǔn)性能和曲線線性化程度，測量誤差從1.5℃到0.5 ℃降低了三倍,，使之比美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織的熱電偶更加精確又如,，一個典型的K型熱電偶通常使用在600℃時有±2.6℃的不確定度，但是通過加入符合1451.4標(biāo)準(zhǔn)的智能傳感器和更好的原材料,，根據(jù)Watlow公司戰(zhàn)略市場經(jīng)理Chris Seymour的說法,，可將在 600℃時的不確定度降低到0.6℃。同時他補充說,，一個A級的熱電阻（RTD）工作在600℃時通常有±1.4℃的不確定度,，而1451.4將其改造為智能熱電阻后，其不確定度可以小到0.2℃,。

Murphy在2004年ISA展會上展示了Watlow公司的Infosense-P型即插即用熱電偶,、熱電阻和電熱調(diào)節(jié)器如何與符合1451.4標(biāo)準(zhǔn)的芯片和變送器電子數(shù)據(jù)表格配合使用，用于校準(zhǔn)一個典型的“衣架（coat hanger）”,，并使其比傳統(tǒng)的溫度傳感器更精確,。

“我們主要是向OEM供貨，這要求精度和可重復(fù)性,，他們之前不得不購買精度在0.5%~1.0%誤差范圍的傳感器,，現(xiàn)在我們可以將所有的校準(zhǔn)信息存放于一片存儲器中”,，Seymour說。“我們現(xiàn)在能實時地了解一個傳感器的工作狀態(tài),，因為它其中的數(shù)字元件可以告訴我們其模擬側(cè)的運行狀態(tài),。在這個情況下，我們的OEM客戶能夠生產(chǎn)出在較高溫度下工作,，并比熱電阻技術(shù)更精確的熱電偶,，而后者要昂貴得多。”

Seymour補充說采用符合1451.4標(biāo)準(zhǔn)的芯片意味著：為了獲得更好的精度,、提高壽命,、降低溫漂，Watlow公司也可以在其熱電偶使用新型混合材料,，例如高溫合金?，F(xiàn)在，芯片中有所有的電壓/電阻數(shù)據(jù)表,，能告訴儀器它可能是什么類型的傳感器,。“以前用戶不得不購買校準(zhǔn)表，但很容易被丟棄,。而現(xiàn)在,，擁有了變送器電子數(shù)據(jù)表格后，就不可能將信息與芯片分離開了”,，Seymour又說,。“而且，最初的標(biāo)準(zhǔn)是傳感器必須線性運行,，變化也必須是線性的,，因為所有的儀器都是模擬的。現(xiàn)在,，我們有數(shù)字電子技術(shù),，我們可以跟蹤記錄任何我們想要的功能，包括收集有關(guān)未來傳感器工作故障的數(shù)據(jù)”,。

IEEE P1451 標(biāo)準(zhǔn)

P1451.0——通用功能、通信協(xié)議和變送器電子數(shù)據(jù)表(TEDS)格式,。
功能：標(biāo)準(zhǔn)草案的目的是開發(fā)一套用于IEEE1451智能變送器標(biāo)準(zhǔn)的通用功能,、命令和TEDS。
狀態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)草案制定中,；有希望2005年投票,。
1451.1——網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用處理器（NCAP）信息模型。
狀態(tài)：1999年6月被批準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn),；目前正在修訂,。
1451.2——變送器-微處理器通信協(xié)議和TEDS格式,。
狀態(tài)：1997年9月被批準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)；目前正在修訂,，加入UART接口,。
1451.3——分布式多點系統(tǒng)數(shù)字通信和TEDS格式。
狀態(tài)：2003年11月作為標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn),。
1451.4——混合模式通信協(xié)議和TEDS格式,。
功能：定義采用反轉(zhuǎn)極性的混合模式通信，在相同的兩條線路上以數(shù)字方式傳送TEDS數(shù)據(jù),，發(fā)送模擬變送器信號,。
狀態(tài)：2004年5月被批準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)，有望2004年11月公布,。
P1451.5——無線傳感器通信與TEDS格式,。
功能：減少電纜和安裝成本；降低電纜/局域網(wǎng)壓降,；改進基于條件監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集,；有助于預(yù)維護。
狀態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)草案制定中,；有希望2005年投票,。
P1451.6——用于本質(zhì)安全和非本質(zhì)安全應(yīng)用的高速、基于CANopen協(xié)議的變送器網(wǎng)絡(luò)接口,。
狀態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)草案制定中,。