藍(lán)牙工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用模型

　　針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線，可以在現(xiàn)場(chǎng)傳感器或智能變送器設(shè)備底層集成藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間通過藍(lán)牙射頻通信，還可以通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遺留有線現(xiàn)場(chǎng)總線與藍(lán)牙無線現(xiàn)場(chǎng)總線的透明連接，進(jìn)而提出一種藍(lán)牙現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用模型。在該應(yīng)用模型中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是配置了藍(lán)牙模塊的傳感器，稱其為藍(lán)牙傳感器;為了實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)與遺留有線現(xiàn)場(chǎng)總線的互聯(lián)，在藍(lán)牙現(xiàn)場(chǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)與有線現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的邊界設(shè)置網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)二者的互聯(lián)。假設(shè)連接的有線現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品為FFHSE（HighSpeedEthernet）。整個(gè)藍(lán)牙工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用模型可以分為三部分：藍(lán)牙現(xiàn)場(chǎng)傳感器、藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)和HSE網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2藍(lán)牙工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用模型物理結(jié)構(gòu)

　　各物理部分的組成和功能：

　?。?）藍(lán)牙傳感器作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，它由通用傳感器模塊和藍(lán)牙模塊組成。藍(lán)牙傳感器在藍(lán)牙微網(wǎng)中充當(dāng)slave從設(shè)備;

　?。?）藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用運(yùn)行在配置有藍(lán)牙模塊的網(wǎng)關(guān)硬件上，網(wǎng)關(guān)的底層藍(lán)牙模塊負(fù)責(zé)在空中接口中實(shí)現(xiàn)與藍(lán)牙傳感器的數(shù)據(jù)和控制信息交換，保證HSE網(wǎng)絡(luò)對(duì)藍(lán)牙傳感器的透明性;藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用設(shè)備本地同時(shí)運(yùn)行HSE協(xié)議棧和功能塊應(yīng)用，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用對(duì)從藍(lán)牙模塊接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)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(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)應(yīng)用還負(fù)責(zé)接收HSE網(wǎng)絡(luò)的控制信息，并且將控制信息轉(zhuǎn)換為藍(lán)牙傳感器可以識(shí)別的信息格式，保證藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)對(duì)HSE網(wǎng)絡(luò)的透明性。藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用設(shè)備在藍(lán)牙微網(wǎng)中充當(dāng)master主設(shè)備。

　?。?）HSE組態(tài)軟件（HSEConfigurator）可以運(yùn)行在任意聯(lián)入HSE現(xiàn)場(chǎng)總線的計(jì)算機(jī)上，組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)總線上的自控設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（包括藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)）進(jìn)行配置，定義其在總線功能系統(tǒng)中的角色，設(shè)置其運(yùn)行參數(shù)。

4原型應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　基于上述藍(lán)牙工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用模型的原型應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)主要包括藍(lán)牙傳感器和藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，有線HSE現(xiàn)場(chǎng)總線的軟硬件使用中科院沈陽自動(dòng)化研究所開發(fā)的相關(guān)產(chǎn)品。藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)設(shè)備與藍(lán)牙傳感器使用CSR公司的BlueCore01單芯片藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙傳感器的傳感器模塊為I2CAD7416溫度傳感器芯片，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用運(yùn)行硬件平臺(tái)為通用PC機(jī);藍(lán)牙傳感器軟件開發(fā)工具為CSRCASIRA集成開發(fā)工具，Windows平臺(tái)藍(lán)牙協(xié)議軟件開發(fā)工具為WidcommBTWDK。藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用使用的藍(lán)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(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用協(xié)議軟件結(jié)構(gòu)

　　在軟件結(jié)構(gòu)上，藍(lán)牙傳感器與藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用之間采用C/S工作模式，藍(lán)牙傳感器充當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用充當(dāng)客戶機(jī);在硬件結(jié)構(gòu)上，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用與藍(lán)牙傳感器采用藍(lán)牙微網(wǎng)的主從結(jié)構(gòu)，藍(lán)牙傳感器為從設(shè)備，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)為主設(shè)備，一個(gè)藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)可同時(shí)與最多7個(gè)現(xiàn)場(chǎng)藍(lán)牙傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)度。為了實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)有線現(xiàn)場(chǎng)總線HSE的互聯(lián)，藍(lán)牙網(wǎng)關(guān)應(yīng)用與HSE協(xié)議棧及功能塊應(yīng)用工作在同一網(wǎng)關(guān)設(shè)備上，但二者工作在不同的進(jìn)程空間，網(wǎng)關(guān)應(yīng)用使用Win32平臺(tái)上數(shù)據(jù)交換速度最快的共享內(nèi)存方式實(shí)現(xiàn)二者的數(shù)據(jù)和控制信息交換。

5結(jié)束語

　　藍(lán)牙無線技術(shù)多用于民用消費(fèi)類電子產(chǎn)品，文中提出的藍(lán)牙工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用模型是藍(lán)牙技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的一次有益嘗試，具有一定的創(chuàng)新性，鑒于藍(lán)牙技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，這種模型具有很大的可行性，降低了現(xiàn)場(chǎng)總線的整體建設(shè)成本，并擴(kuò)大了現(xiàn)場(chǎng)總線的適用范圍。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn):本文中提出的藍(lán)牙工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用模型是藍(lán)牙技術(shù)在傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線中的新型應(yīng)用，與典型藍(lán)牙技術(shù)的民用應(yīng)用相比，擴(kuò)大了藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用范圍。這種藍(lán)牙工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用模型具有很大的可行性，節(jié)省了現(xiàn)場(chǎng)總線的布線費(fèi)用，并提高了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的移動(dòng)性，進(jìn)一步擴(kuò)大了現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用范圍。

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