藍牙工業(yè)現(xiàn)場總線應用模型

　　針對現(xiàn)場總線，可以在現(xiàn)場傳感器或智能變送器設備底層集成藍牙模塊，實現(xiàn)不同的現(xiàn)場設備之間通過藍牙射頻通信，還可以通過網關設備實現(xiàn)遺留有線現(xiàn)場總線與藍牙無線現(xiàn)場總線的透明連接，進而提出一種藍牙現(xiàn)場總線應用模型。在該應用模型中，現(xiàn)場設備是配置了藍牙模塊的傳感器，稱其為藍牙傳感器;為了實現(xiàn)藍牙網絡與遺留有線現(xiàn)場總線的互聯(lián)，在藍牙現(xiàn)場傳感器網絡與有線現(xiàn)場總線網絡的邊界設置網關設備實現(xiàn)二者的互聯(lián)。假設連接的有線現(xiàn)場總線產品為FFHSE（HighSpeedEthernet）。整個藍牙工業(yè)現(xiàn)場總線應用模型可以分為三部分：藍牙現(xiàn)場傳感器、藍牙網關和HSE網絡，系統(tǒng)物理結構如圖2所示。

圖2藍牙工業(yè)現(xiàn)場總線應用模型物理結構

　　各物理部分的組成和功能：

　　（1）藍牙傳感器作為現(xiàn)場設備，它由通用傳感器模塊和藍牙模塊組成。藍牙傳感器在藍牙微網中充當slave從設備;

　?。?）藍牙網關應用運行在配置有藍牙模塊的網關硬件上，網關的底層藍牙模塊負責在空中接口中實現(xiàn)與藍牙傳感器的數(shù)據(jù)和控制信息交換，保證HSE網絡對藍牙傳感器的透明性;藍牙網關應用設備本地同時運行HSE協(xié)議棧和功能塊應用，藍牙網關應用對從藍牙模塊接收到的數(shù)據(jù)進行處理，將數(shù)據(jù)發(fā)送給HSE功能塊，由功能塊和HSE協(xié)議棧將數(shù)據(jù)發(fā)送至HSE網絡。網關應用還負責接收HSE網絡的控制信息，并且將控制信息轉換為藍牙傳感器可以識別的信息格式，保證藍牙網絡對HSE網絡的透明性。藍牙網關應用設備在藍牙微網中充當master主設備。

　?。?）HSE組態(tài)軟件（HSEConfigurator）可以運行在任意聯(lián)入HSE現(xiàn)場總線的計算機上，組態(tài)軟件實現(xiàn)對總線上的自控設備、網絡節(jié)點（包括藍牙網關）進行配置，定義其在總線功能系統(tǒng)中的角色，設置其運行參數(shù)。

4原型應用系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　基于上述藍牙工業(yè)現(xiàn)場總線應用模型的原型應用系統(tǒng)開發(fā)主要包括藍牙傳感器和藍牙網關應用的設計和實現(xiàn)，有線HSE現(xiàn)場總線的軟硬件使用中科院沈陽自動化研究所開發(fā)的相關產品。藍牙網關設備與藍牙傳感器使用CSR公司的BlueCore01單芯片藍牙模塊，藍牙傳感器的傳感器模塊為I2CAD7416溫度傳感器芯片，藍牙網關應用運行硬件平臺為通用PC機;藍牙傳感器軟件開發(fā)工具為CSRCASIRA集成開發(fā)工具，Windows平臺藍牙協(xié)議軟件開發(fā)工具為WidcommBTWDK。藍牙網關應用使用的藍牙協(xié)議層次主要包括LMP、L2CAP、RFCOMM和SDP，其協(xié)議軟件工作層次如圖3所示。

圖3藍牙網關應用協(xié)議軟件結構

　　在軟件結構上，藍牙傳感器與藍牙網關應用之間采用C/S工作模式，藍牙傳感器充當現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集服務器，藍牙網關應用充當客戶機;在硬件結構上，藍牙網關應用與藍牙傳感器采用藍牙微網的主從結構，藍牙傳感器為從設備，藍牙網關為主設備，一個藍牙網關可同時與最多7個現(xiàn)場藍牙傳感器進行數(shù)據(jù)交換和調度。為了實現(xiàn)與傳統(tǒng)有線現(xiàn)場總線HSE的互聯(lián)，藍牙網關應用與HSE協(xié)議棧及功能塊應用工作在同一網關設備上，但二者工作在不同的進程空間，網關應用使用Win32平臺上數(shù)據(jù)交換速度最快的共享內存方式實現(xiàn)二者的數(shù)據(jù)和控制信息交換。

5結束語

　　藍牙無線技術多用于民用消費類電子產品，文中提出的藍牙工業(yè)現(xiàn)場總線應用模型是藍牙技術在工業(yè)現(xiàn)場應用的一次有益嘗試，具有一定的創(chuàng)新性，鑒于藍牙技術的諸多優(yōu)點，這種模型具有很大的可行性，降低了現(xiàn)場總線的整體建設成本，并擴大了現(xiàn)場總線的適用范圍。

　　本文作者創(chuàng)新點:本文中提出的藍牙工業(yè)現(xiàn)場總線應用模型是藍牙技術在傳統(tǒng)現(xiàn)場總線中的新型應用，與典型藍牙技術的民用應用相比，擴大了藍牙技術的應用范圍。這種藍牙工業(yè)現(xiàn)場總線應用模型具有很大的可行性，節(jié)省了現(xiàn)場總線的布線費用，并提高了現(xiàn)場設備的移動性，進一步擴大了現(xiàn)場總線的應用范圍。

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