蓝牙工业现场总线应用模型

　　针对现场总线，可以在现场传感器或智能变送器设备底层集成蓝牙模块，实现不同的现场设备之间通过蓝牙射频通信，还可以通过网关设备实现遗留有线现场总线与蓝牙无线现场总线的透明连接，进而提出一种蓝牙现场总线应用模型。在该应用模型中，现场设备是配置了蓝牙模块的传感器，称其为蓝牙传感器;为了实现蓝牙网络与遗留有线现场总线的互联，在蓝牙现场传感器网络与有线现场总线网络的边界设置网关设备实现二者的互联。假设连接的有线现场总线产品为FFHSE（HighSpeedEthernet）。整个蓝牙工业现场总线应用模型可以分为三部分：蓝牙现场传感器、蓝牙网关和HSE网络，系统物理结构如图2所示。

图2蓝牙工业现场总线应用模型物理结构

　　各物理部分的组成和功能：

　　（1）蓝牙传感器作为现场设备，它由通用传感器模块和蓝牙模块组成。蓝牙传感器在蓝牙微网中充当slave从设备;

　　（2）蓝牙网关应用运行在配置有蓝牙模块的网关硬件上，网关的底层蓝牙模块负责在空中接口中实现与蓝牙传感器的数据和控制信息交换，保证HSE网络对蓝牙传感器的透明性;蓝牙网关应用设备本地同时运行HSE协议栈和功能块应用，蓝牙网关应用对从蓝牙模块接收到的数据进行处理，将数据发送给HSE功能块，由功能块和HSE协议栈将数据发送至HSE网络。网关应用还负责接收HSE网络的控制信息，并且将控制信息转换为蓝牙传感器可以识别的信息格式，保证蓝牙网络对HSE网络的透明性。蓝牙网关应用设备在蓝牙微网中充当master主设备。

　　（3）HSE组态软件（HSEConfigurator）可以运行在任意联入HSE现场总线的计算机上，组态软件实现对总线上的自控设备、网络节点（包括蓝牙网关）进行配置，定义其在总线功能系统中的角色，设置其运行参数。

4原型应用系统的实现

　　基于上述蓝牙工业现场总线应用模型的原型应用系统开发主要包括蓝牙传感器和蓝牙网关应用的设计和实现，有线HSE现场总线的软硬件使用中科院沈阳自动化研究所开发的相关产品。蓝牙网关设备与蓝牙传感器使用CSR公司的BlueCore01单芯片蓝牙模块，蓝牙传感器的传感器模块为I2CAD7416温度传感器芯片，蓝牙网关应用运行硬件平台为通用PC机;蓝牙传感器软件开发工具为CSRCASIRA集成开发工具，Windows平台蓝牙协议软件开发工具为WidcommBTWDK。蓝牙网关应用使用的蓝牙协议层次主要包括LMP、L2CAP、RFCOMM和SDP，其协议软件工作层次如图3所示。

图3蓝牙网关应用协议软件结构

　　在软件结构上，蓝牙传感器与蓝牙网关应用之间采用C/S工作模式，蓝牙传感器充当现场数据采集服务器，蓝牙网关应用充当客户机;在硬件结构上，蓝牙网关应用与蓝牙传感器采用蓝牙微网的主从结构，蓝牙传感器为从设备，蓝牙网关为主设备，一个蓝牙网关可同时与最多7个现场蓝牙传感器进行数据交换和调度。为了实现与传统有线现场总线HSE的互联，蓝牙网关应用与HSE协议栈及功能块应用工作在同一网关设备上，但二者工作在不同的进程空间，网关应用使用Win32平台上数据交换速度最快的共享内存方式实现二者的数据和控制信息交换。

5结束语

　　蓝牙无线技术多用于民用消费类电子产品，文中提出的蓝牙工业现场总线应用模型是蓝牙技术在工业现场应用的一次有益尝试，具有一定的创新性，鉴于蓝牙技术的诸多优点，这种模型具有很大的可行性，降低了现场总线的整体建设成本，并扩大了现场总线的适用范围。

　　本文作者创新点:本文中提出的蓝牙工业现场总线应用模型是蓝牙技术在传统现场总线中的新型应用，与典型蓝牙技术的民用应用相比，扩大了蓝牙技术的应用范围。这种蓝牙工业现场总线应用模型具有很大的可行性，节省了现场总线的布线费用，并提高了现场设备的移动性，进一步扩大了现场总线的应用范围。

参考文献

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